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TiO2/SiO2/(MnxZn1-xFe2O4)和TiO2/SiO2/(含MnxZn1-xFe2O4氧化物)磁性光催化剂的制备及光催化性能研究

2020-11-23阅读(259)

TiO2/SiO2/(MnxZn1-xFe2O4)和TiO2/SiO2/(含MnxZn1-xFe2O4氧化物)磁性光催化剂的制备及光催化性能研究

论文摘要

在污水处理技术领域,TiO2光催化水处理技术因具有效率高、能耗低、适用范围广、反应条件温和、无二次污染和无毒副作用等优点而被认为是最有前景的有机污染物废水处理技术之一。直接应用TiO2悬浮体系处理污水要比基体负载固定TiO2体系有更高的处理效率,但是悬浮态的TiO2存在着回收困难的问题,如直接排放,不仅浪费资源,而且会再次污染环境。对此,一些科研工作者采用Fe3O4、γ-Fe2O3、γ-Fe2O3 - SiO2等磁性颗粒为磁性内核,直接在这些颗粒上面包覆TiO2或者先包覆SiO2中间层再包覆TiO2,制备得到了磁性TiO2光催化剂,这些催化剂既具有良好的催化活性,又可以通过磁力回收,这在一定程度上解决了悬浮态TiO2难以回收的问题。但是这些磁性光催化剂存在着一些缺陷如热稳定性低、颗粒团聚严重、磁响应在包覆后大幅下降等,严重制约了它们的应用。针对以上问题,我们首先采用了共沉淀-水浴法和溶胶-凝胶法制备了具有较好形貌的MnxZn1-xFe2O4软磁体颗粒,该软磁体颗粒能够在700oC以内保持良好的磁性,具有很高的热稳定性;采用烧结法制备了含MnxZn1-xFe2O4的磁性氧化物。以这两种颗粒为磁性内核,采用溶胶-凝胶法在颗粒上包覆SiO2中间层,得到了单分散球形的SiO2/(含MnxZn1-xFe2O4氧化物)和形貌较好的SiO2/(MnxZn1-xFe2O4)复合物磁性催化剂载体,然后采用水热法在这两种载体上包覆纳米TiO2,最终得到了TiO2/SiO2/(MnxZn1-xFe2O4)和TiO2/SiO2/(含MnxZn1-xFe2O4氧化物)磁性光催化剂颗粒。采用XRD、SEM、VSM等对其分析,结果表明:TiO2/SiO2/(含MnxZn1-xFe2O4氧化物)呈单分散球形,粒径约在500nm左右,具有明显的壳-核结构,磁性内核被SiO2严密包覆,锐钛型TiO2均匀负载其上;TiO2/SiO2/(MnxZn1-xFe2O4)则无规则形貌,团聚较为严重,它们均具有灵敏的磁响应性。这两种催化剂对毛用活性黄的降解实验表明,它们都具有较高的光催化活性,有良好的应用前景。

论文目录

  • 中文摘要
  • 英文摘要
  • 1 绪论
  • 1.1 研究背景
  • 1.1.1 我国水资源现状
  • 1.1.2 我国水污染状况
  • 1.1.3 目前的污水处理技术及其缺陷
  • 2光催化作用概述'>1.2 TiO2光催化作用概述
  • 2光催化剂发展历程和研究现状'>1.2.1 TiO2光催化剂发展历程和研究现状
  • 2的晶体结构及基本性质'>1.2.2 TiO2的晶体结构及基本性质
  • 2的光催化机理'>1.2.3 TiO2的光催化机理
  • 1.2.4 影响光催化反应的因素
  • 2的制备方法简介'>1.2.5 纳米TiO2的制备方法简介
  • 1.2.6 纳米二氧化钛的在环境保护中应用及局限
  • 1.2.7 纳米二氧化钛光催化剂的改进
  • 1.3 研究方案
  • 1.3.1 论文的构思
  • 1.3.2 研究目标
  • 1.3.3 所采用的技术路线
  • xZn1-xFe2O4和含MnxZn1-xFe2O4氧化物的制备及表'>2 MnxZn1-xFe2O4和含MnxZn1-xFe2O4氧化物的制备及表
  • 2.1 引言
  • xZn1-xFe2O4和含MnxZn1-xFe2O4氧化物的制备实'>2.2 MnxZn1-xFe2O4和含MnxZn1-xFe2O4氧化物的制备实
  • 2.2.1 试剂与仪器
  • 2.2.2 制备方法
  • 2.2.3 表征
  • xZn1-xFe2O4'>2.2.4 共沉淀水浴法制备MnxZn1-xFe2O4
  • xZn1-xFe2O4'>2.2.5 溶胶-凝胶法制备MnxZn1-xFe2O4
  • xZn1-xFe2O4磁性氧化物颗粒的制备'>2.2.6 含MnxZn1-xFe2O4磁性氧化物颗粒的制备
  • 2.3 本章小结
  • 2/(MnxZn1-xFe2O4)和SiO2/(含MnxZn1-xFe2O4的氧化物)的制备及表征'>3 SiO2/(MnxZn1-xFe2O4)和SiO2/(含MnxZn1-xFe2O4的氧化物)的制备及表征
  • 3.1 引言
  • 3.2 本试验采用包覆技术及机理
  • 2/(MnxZn1-xFe2O4)和 SiO2/(含 MnxZn1-xFe2O4 氧化物)的制备试验及表征'>3.3 SiO2/(MnxZn1-xFe2O4)和 SiO2/(含 MnxZn1-xFe2O4氧化物)的制备试验及表征
  • 3.3.1 试剂和仪器
  • 2/(MnxZn1-xFe2O4)和 SiO2/(含 MnxZn1-xFe2O4 氧化物)的制备方法'>3.3.2 SiO2/(MnxZn1-xFe2O4)和 SiO2/(含 MnxZn1-xFe2O4氧化物)的制备方法
  • 3.3.3 表征方法
  • 2/(MnxZn1-xFe2O4)和SiO2/(含MnxZn1-xFe2O4氧化物)的性质及表征'>3.4 SiO2/(MnxZn1-xFe2O4)和SiO2/(含MnxZn1-xFe2O4氧化物)的性质及表征
  • 2/(MnxZn1-xFe2O4)的SEM 表征'>3.4.1 SiO2/(MnxZn1-xFe2O4)的SEM 表征
  • 2/(含MnxZn1-xFe2O4氧化物)（最佳工艺）的SEM 表征'>3.4.2 SiO2/(含MnxZn1-xFe2O4氧化物)（最佳工艺）的SEM 表征
  • 3.4.3 结果讨论
  • 2/(含MnxZn1-xFe2O4氧化物)的制备工艺优化'>3.5 SiO2/(含MnxZn1-xFe2O4氧化物)的制备工艺优化
  • 3.5.1 包覆时间的影响
  • 3.5.2 TEOS 用量的影响
  • 3.5.3 包覆次数的影响
  • 2/(含MnxZn1-xFe2O4氧化物)的最佳工艺'>3.5.4 制备SiO2/(含MnxZn1-xFe2O4氧化物)的最佳工艺
  • 2/(含MnxZn1-xFe2O4氧化物))的表征'>3.5.5 用最佳工艺制备的SiO2/(含MnxZn1-xFe2O4氧化物))的表征
  • 3.6 结果分析与讨论
  • 3.7 本章小结
  • 2/SiO2/(MnxZn1-xFe2O4)和TiO2/SiO2/(含MnxZn1-xFe2O4氧化物)磁性光催化剂的制备及表征'>4 TiO2/SiO2/(MnxZn1-xFe2O4)和TiO2/SiO2/(含MnxZn1-xFe2O4氧化物)磁性光催化剂的制备及表征
  • 4.1 引言
  • 2/SiO2/(MnxZn1-xFe2O4)和 TiO2/SiO2/(含 MnxZn1-xFe2O4氧化物)磁性光催化剂的制备试验'>4.2 TiO2/SiO2/(MnxZn1-xFe2O4)和 TiO2/SiO2/(含 MnxZn1-xFe2O4氧化物)磁性光催化剂的制备试验
  • 4.2.1 化学试剂和仪器
  • 4.2.2 磁性光催化剂的制备方法
  • 4.2.3 表征手段和方法
  • 2/SiO2/(MnxZn1-xFe2O4)和 TiO2/SiO2/(含 MnxZn1-xFe2O4氧化物)磁性光催化剂的性质及表征'>4.3 TiO2/SiO2/(MnxZn1-xFe2O4)和 TiO2/SiO2/(含 MnxZn1-xFe2O4氧化物)磁性光催化剂的性质及表征
  • 2/SiO2/(含MnxZn1-xFe2O4氧化物)磁性光催化剂的表征'>4.3.1 TiO2/SiO2/(含MnxZn1-xFe2O4氧化物)磁性光催化剂的表征
  • xZn1-xFe2O4磁性材料颗粒为磁核的TiO2/SiO2/ MnxZn1-xFe2O4磁性光催剂的表征'>4.3.2 以共沉淀-水浴法制备的MnxZn1-xFe2O4磁性材料颗粒为磁核的TiO2/SiO2/ MnxZn1-xFe2O4磁性光催剂的表征
  • xZn1-xFe2O4磁性材料颗粒为磁核的TiO2/SiO2/MnxZn1-xFe2O4磁性光催剂的表征'>4.3.3 以溶胶-凝胶法制备的 MnxZn1-xFe2O4磁性材料颗粒为磁核的TiO2/SiO2/MnxZn1-xFe2O4磁性光催剂的表征
  • 2含量的测算'>4.4 磁性光催化剂中TiO2含量的测算
  • 4.5 磁性光催化剂的活性表征
  • 2/SiO2/(MnxZn1-xFe2O4)和TiO2/SiO2/(含 MnxZn1-xFe2O4 氧化物)磁性光催化剂的光催化活性检测'>4.5.1 TiO2/SiO2/(MnxZn1-xFe2O4)和TiO2/SiO2/(含 MnxZn1-xFe2O4氧化物)磁性光催化剂的光催化活性检测
  • 4.5.2 热处理时间的影响
  • 4.5.3 热处理温度的影响
  • 4.6 结果分析与讨论
  • 4.7 本章小结
  • 5 结论与建议
  • 5.1 试验的总结
  • 5.2 建议
  • 参考文献
  • 致谢
  • 在校期间的科研成果

    • 相关论文文献

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