负载的纳米TiO2复合材料的制备及可见光催化性能研究

论文摘要

半导体TiO2光催化剂以价廉、化学稳定性好、氧化活性高等优点在有机污染废水处理中得到广泛的关注。但由于粉末TiO2催化剂存在着分离回收困难,易造成二次污染等缺点,限制了在实际废水处理中的应用。因此,将纳米TiO2催化剂固定化,并提高其催化效率是光催化科学研究的一个重要领域。本论文选用活性碳纤维（ACF）和介孔分子筛（MCM-41）两种高吸附性能的材料作为TiO2的固定化载体,制备了具有吸附性能与光催化性能的复合材料。分别采用水热浸渍法、溶胶-凝胶法合成了TiO2/ACF复合材料；采用溶胶-凝胶法合成了TiO2/MCM-41复合材料。应用SEM、TG-DTA、XRD、TEM以及UV-Vis等检测手段对制备的复合材料的结构进行表征和分析,以罗丹明B为模拟目标污染物,研究了材料的光催化性能以及吸附性能。实验结果表明,不同方法制备的TiO2/ACF复合材料中TiO2的粒径、晶相结构、光催化活性不同,两种方法合成的TiO2/ACF材料均有较高的可见光光催化活性,在140min内对罗丹明B的降解率接近70%。TiO2/MCM-41复合材料结合了纳米TiO2的光催化性能和MCM-41高吸附性能,140min内,对罗丹明B的降解率达到97.3%,而且催化剂的稳定性较高。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 目录
• 第1章 绪论
• 1.1 纳米材料概述
• 1.1.1 纳米材料的分类
• 1.1.2 纳米材料的特性
• 1.1.3 纳米材料的应用
• 2光催化材料'>1.2 纳米TiO₂光催化材料
• 2的晶体结构'>1.2.1 纳米TiO₂的晶体结构
• 2的光催化机理'>1.2.2 纳米TiO₂的光催化机理
• 2光催化材料的应用'>1.2.3 纳米TiO₂光催化材料的应用
• 2材料的研究'>1.3 负载纳米TiO₂材料的研究
• 2载体的类型'>1.3.1 纳米TiO₂载体的类型
• 2材料的制备方法'>1.3.2 负载型纳米TiO₂材料的制备方法
• 2材料吸附的研究'>1.4 纳米TiO₂材料吸附的研究
• 2材料的研究进展'>1.5 ACF负载纳米TiO₂材料的研究进展
• 2材料的研究进展'>1.6 介孔分子筛负载纳米TiO₂材料的研究进展
• 2的概述'>1.6.1 介孔分子筛负载纳米TiO₂的概述
• 2的研究现状'>1.6.2 MCM-41负载纳米TiO₂的研究现状
• 1.7 选题意义及研究内容
• 2光催化剂的制备与光催化性能的研究'>第2章 ACF担载TiO₂光催化剂的制备与光催化性能的研究
• 2.1 实验的主要药品与设备
• 2.2 实验部分
• 2/ACF复合材料的合成'>2.2.1 TiO₂/ACF复合材料的合成
• 2.2.2 复合材料的结构与性能表征
• 2负载量的测定'>2.2.3 复合材料的TiO₂负载量的测定
• 2.2.4 复合材料的吸附实验
• 2.2.5 复合材料的可见光催化实验
• 2.3 结果与讨论
• 2.3.1 ACF载体的结构与性能
• 2/ACF复合材料的结构与性能'>2.3.2 水热法合成TiO₂/ACF复合材料的结构与性能
• 2/ACF复合材料的结构与性能'>2.3.3 溶胶-凝胶法合成TiO₂/ACF复合材料的结构与性能
• 2.5 小结
• 2光催化剂的制备与光催化性能的研究'>第3章 MCM-41担载TiO₂光催化剂的制备与光催化性能的研究
• 3.1 实验的主要试剂与仪器设备
• 3.2 实验方法
• 2/MCM-41复合材料的制备'>3.2.1 TiO₂/MCM-41复合材料的制备
• 3.2.2 材料的结构和性能表征
• 3.2.3 吸附-脱附实验
• 3.2.4 复合材料的可见光催化性能实验
• 3.3 结果与讨论
• 2/MCM-41复合材料的结构'>3.3.1 TiO₂/MCM-41复合材料的结构
• 2/MCM-41复合材料的光吸收性能'>3.3.2 TiO₂/MCM-41复合材料的光吸收性能
• 2/MCM-41复合材料的吸附性能'>3.3.3 TiO₂/MCM-41复合材料的吸附性能
• 2/MCM-41复合材料材料的光催化性能'>3.3.4 TiO₂/MCM-41复合材料材料的光催化性能
• 3.4 小结
• 第4章 结论
• 参考文献
• 致谢