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金属离子掺杂TiO2/膨润土催化剂的微波辅助制备及其光催化性能研究

2020-12-03阅读(116)

金属离子掺杂TiO2/膨润土催化剂的微波辅助制备及其光催化性能研究

论文摘要

本论文以钠化膨润土为载体,采用溶胶-凝胶法在微波辅助下制备了金属离子掺杂TiO2/膨润土光催化剂;通过X射线粉末衍射（XRD）、比表面测定（BET）、红外光谱（IR）等分析方法对催化剂进行了表征,以偶氮类的甲基橙溶液和糖蜜酒精废液作为目标降解物,考察了催化剂的光催化性能,主要结论如下:微波辅助下Fe-TiO2/膨润土光催化剂的最佳制备条件为:微波加热功率为750w,钛酸丁酯溶液水解过程微波辐射5min,凝胶干燥过程微波辐射8min,550℃焙烧1.5h。XRD分析表明,与常规加热法相比,微波辅助下制备的光催化剂中TiO2的粒径较小;Fe3+、Ni2+离子的掺杂促进了TiO2由锐钛矿相向金红石相的转变,La3+离子的掺杂则抑制了TiO2的这种相转变;Fe3+、Ni2+、La3+离子的掺杂均抑制了TiO2颗粒的长大。IR分析发现,Ti4+离子与膨润土载体发生了化学键合;BET测定表明,焙烧温度550℃时,与常规加热法制备的Fe-TiO2/膨润土催化剂相比,微波加热法制备的催化剂比表面积有显著提高。甲基橙光催化剂降解实验表明,微波加热法比常规加热法制备的Fe-TiO2/膨润土催化剂活性高。当Fe-TiO2/膨润土光催化剂用量为2.5g/L,甲基橙溶液初始浓度为20mg/L,pH值为4.21,Fe的掺杂浓度为0.20%,光催化反应时间为60min时,甲基橙溶液的脱色率可达96.13%。催化剂的重复使用效果表明,催化剂的活性具有较高的稳定性,能重复使用,可以有效降低催化剂使用成本。动力学研究表明,在实验浓度范围内,该光催化反应可用一级反应动力学方程描述。Fe-TiO2/膨润土光催化剂对糖蜜酒精废液降解实验表明:糖蜜酒精废液稀释30倍,Fe-TiO2/膨润土催化剂用量为2.5g/L,初始pH值为溶液自然pH值,外加氧化剂H2O2投加量为3.0ml/L,光照2h后糖蜜酒精废液脱色率可达82.94%。

论文目录

  • 摘要
  • ABSTRACT
  • 第一章 绪论
  • 1.1 二氧化钛光催化反应机理简述
  • 2光催化剂国内外研究现状'>1.2 TiO2光催化剂国内外研究现状
  • 2'>1.2.1 液相法制备纳米TiO2
  • 1.2.2 气相法
  • 2光催化剂的负载技术'>1.2.3 TiO2光催化剂的负载技术
  • 2光催化剂掺杂改性'>1.3 TiO2光催化剂掺杂改性
  • 1.3.1 掺杂金属离子改性
  • 1.3.2 非金属掺杂
  • 2光催化剂在废水处理方面的应用'>1.4 TiO2光催化剂在废水处理方面的应用
  • 1.4.1 无机污染物的处理
  • 1.4.2 有机污染物的处理
  • 1.5 课题研究的目的、意义和内容
  • 第二章 实验原料、试剂、仪器和研究方法
  • 2.1 实验所用化学试剂
  • 2.2 仪器设备
  • 2.3 研究方法
  • 2.3.1 实验工艺流程
  • 2.3.2 蒙脱石含量检测
  • 2.3.3 提纯膨润土的钠化
  • 2.3.4 染料模拟废水的选择
  • 2.4 催化剂的表征
  • 2.4.1 XRD分析
  • 2.4.2 红外光谱分析
  • 2.4.3 比表面测定分析
  • 2.5 光催化试验及分析方法
  • 2/膨润土光催化剂的制备与表征'>第三章 离子掺杂型TiO2/膨润土光催化剂的制备与表征
  • 2/膨润土光催化剂的制备'>3.1 离子掺杂型TiO2/膨润土光催化剂的制备
  • 3.1.1 宁明膨润土的提纯
  • 3.1.2 膨润土的钠化改性
  • 2/膨润土光催化剂'>3.1.3 溶胶-凝胶法制备离子掺杂型TiO2/膨润土光催化剂
  • 3.2 结果与讨论
  • 3.2.1 膨润土的提纯、钠化
  • 2/膨润土光催化剂的最佳工艺条件'>3.2.2 微波法制备Fe-TiO2/膨润土光催化剂的最佳工艺条件
  • 3.2.3 复合光催化剂的表征
  • 3.3 本章小结
  • 2/膨润土光催化剂对甲基橙废水的光催化降解研究'>第四章 离子掺杂型TiO2/膨润土光催化剂对甲基橙废水的光催化降解研究
  • 4.1 复合催化剂对甲基橙废水的光催化降解性能研究
  • 4.1.1 对比实验
  • 2/膨润土光催化活性比较'>4.1.2 不同方法制备的Fe-TiO2/膨润土光催化活性比较
  • 4.1.3 掺杂离子种类及浓度对光催化剂活性的影响
  • 2负载量对甲基橙溶液脱色率的影响'>4.1.4 TiO2负载量对甲基橙溶液脱色率的影响
  • 4.1.5 光催化剂投加量对甲基橙溶液脱色率的影响
  • 4.1.6 甲基橙初始浓度对脱色率的影响
  • 4.1.7 甲基橙溶液pH值对脱色率的影响
  • 2/膨润土光催化剂对甲基橙溶液光催化降解动力学研究'>4.2 Fe-TiO2/膨润土光催化剂对甲基橙溶液光催化降解动力学研究
  • 4.2.1 初始浓度的影响
  • 4.2.2 光催化剂用量的影响
  • 4.2.3 初始pH值得影响
  • 2/膨润土光催化剂的重复使用效果'>4.3 Fe-TiO2/膨润土光催化剂的重复使用效果
  • 4.4 小结
  • 2/膨润土光催化剂对糖蜜酒精废液的光催化降解研究'>第五章 离子掺杂型TiO2/膨润土光催化剂对糖蜜酒精废液的光催化降解研究
  • 5.1 引言
  • 5.2 光催化剂对糖蜜酒精废液脱色率的研究
  • 5.2.1 离子掺杂种类对糖蜜酒精废液脱色率的影响
  • 5.2.2 糖蜜酒精废液浓度对其脱色率的影响
  • 5.2.3 糖蜜酒精废液pH值对其脱色率的影响
  • 2O2的用量对其脱色率的影响'>5.2.4 助氧化剂H2O2的用量对其脱色率的影响
  • 5.3 小结
  • 第六章 结论与建议
  • 6.1 结论
  • 6.2 建议
  • 参考文献
  • 致谢
  • 在读期间发表和录用的学术文章

    • 相关论文文献

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