钐、氮掺杂TiO2/ZSM-5光催化剂的制备及光催化性能研究

论文摘要

以TiO2半导体为催化剂的光催化氧化技术是一项较有潜力的水污染处理技术。TiO2催化剂是目前最常用和倍受关注的光催化剂,其具有高效、性能稳定、无毒、成本低等优点。传统光催化悬浮体系存在反应后TiO2难以回收以及易团聚等问题,因此许多研究者试图将光催化剂固定到某种载体上。在众多载体材料中,ZSM-5分子筛因具有规则的孔道结构、较高的吸附性能、热稳定性好等优点而倍受关注。很多研究表明,TiO2负载于ZSM-5分子筛在废水处理中显示了良好的应用前景。所以本文选择ZSM-5分子筛做载体,采用溶胶-凝胶法制备TiO2/ZSM-5催化剂。为进一步提高TiO2/ZSM-5催化剂的活性,本文通过离子掺杂的方法对二氧化钛光催化剂进行改性研究。选取稀土金属Sm、非金属N作为掺杂元素,采用溶胶-凝胶法对TiO2/ZSM-5催化剂掺杂改性,进行X射线衍射（XRD）、傅立叶变换红外光谱（FTIR）表征。通过降解偶氮染料甲基橙,分析Sm,N掺杂对二氧化钛光催化活性的影响,考察最佳掺杂量及不同因素对甲基橙去除率的影响,并探讨了Sm,N掺杂对TiO2光催化活性影响的机理。在单一掺杂改性的基础上,本文又采用Sm,N对二氧化钛进行共掺杂,制备和表征了Sm,N共掺杂TiO2/ZSM-5催化剂,研究甲基橙初始浓度、催化剂用量和溶液pH值对甲基橙的去除率的影响。结果表明,Sm,N共掺杂TiO2/ZSM-5催化剂对甲基橙的去除率高于Sm,N单一掺杂。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 引言
• 1.2 半导体光催化剂
• 2光催化技术概述'>1.3 TiO₂光催化技术概述
• 2光催化氧化技术基本原理'>1.4 TiO₂光催化氧化技术基本原理
• 2的改性'>1.5 TiO₂的改性
• 1.5.1 金属离子掺杂
• 2表面贵金属沉积'>1.5.2 TiO₂表面贵金属沉积
• 1.5.3 非金属离子掺杂
• 1.5.4 复合半导体
• 1.5.5 半导体光敏化
• 2催化剂的研究'>1.6 ZSM-5分子筛负载TiO₂催化剂的研究
• 1.6.1 ZSM-5型分子筛的结构特点及性能
• 2负载在ZSM-5分子筛光催化机理'>1.6.2 TiO₂负载在ZSM-5分子筛光催化机理
• 2的方法'>1.6.3 ZSM-5分子筛负载TiO₂的方法
• 1.7 选题及课题研究的内容和意义
• 1.7.1 选题
• 1.7.2 本课题研究的意义和内容
• 1.7.3 本研究的创新点
• 2光催化剂的制备及性能研究'>第二章 负载型TiO₂光催化剂的制备及性能研究
• 2.1 前言
• 2.2 实验药品
• 2.3 实验仪器
• 2.4 催化剂的制备
• 2.5 催化剂活性评价
• 2.5.1 光催化实验装置
• 2.5.2 光催化降解实验过程
• 2.5.3 分析方法
• 2.5.4 对照实验
• 2.6 催化剂的表征
• 2.6.1 X-射线衍射（XRD）
• 2.6.2 傅立叶红外光谱（FT-IR）
• 2.7 结果与分析
• 2.7.1 ZSM-5分子筛的表征结果
• 2/ZSM-5光催化剂的表征结果'>2.7.2 TiO₂/ZSM-5光催化剂的表征结果
• 2.7.3 光催化降解结果
• 2.8 本章小结
• 2/ZSM-5光催化剂的掺杂改性'>第三章 TiO₂/ZSM-5光催化剂的掺杂改性
• 3.1 前言
• 3.2 实验药品
• 3.3 实验仪器
• 3.4 催化剂的制备
• 3.5 光催化降解实验
• 3.6 掺杂催化剂的表征
• 3.6.1 X-射线衍射（XRD）
• 3.6.2 红外光谱测定（IR）
• 2/ZSM-5催化剂的结果与分析'>3.7 Sm掺杂TiO₂/ZSM-5催化剂的结果与分析
• 2/ZSM-5的表征'>3.7.1 Sm掺杂TiO₂/ZSM-5的表征
• 2/ZSM-5催化剂活性的研究'>3.7.2 Sm掺杂TiO₂/ZSM-5催化剂活性的研究
• 3.7.3 Sm掺杂机理的探讨
• 2/SM-5催化剂的结果与分析'>3.8 N掺杂TiO₂/SM-5催化剂的结果与分析
• 2/ZSM-5的表征'>3.8.1 N掺杂TiO₂/ZSM-5的表征
• 2/ZSM-5催化剂活性的研究'>3.8.2 N掺杂TiO₂/ZSM-5催化剂活性的研究
• 3.8.3 N掺杂状态和掺杂机理
• 2/ZSM-5催化剂的结果与分析'>3.9 Sm,N共掺杂TiO₂/ZSM-5催化剂的结果与分析
• 2/ZSM-5的表征'>3.9.1 Sm,N掺杂TiO₂/ZSM-5的表征
• 2/ZSM-5催化剂活性的研究'>3.9.2 Sm,N共掺杂TiO₂/ZSM-5催化剂活性的研究
• 3.10 本章小结
• 第四章 结论与建议
• 4.1 结论
• 4.2 建议
• 参考文献
• 在校期间的研究成果
• 致谢