本文關(guān)鍵詞：基于二氧化鈦光催化材料降解廢水中有機物的研究　出處：《揚州大學》2015年碩士論文　論文類型：學位論文

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【摘要】：隨著現(xiàn)代工業(yè)的飛速發(fā)展,環(huán)境污染控制與治理和能源危機成為人類面臨及亟待解決的重大難題,光催化氧化技術(shù)是解決上述難題的一種重要途徑。納米TiO2光催化技術(shù)由于利用新能源太陽能、反應條件溫和、催化反應快、二次污染小等特點受到了人們的普遍關(guān)注,并被認為是最具潛力的環(huán)境污染控制技術(shù)。但是納米TiO2光催化劑存在光催化活性和可見光利用率不高等問題,提高其光催化活性及對可見光的利用率是當前研究的主要內(nèi)容。此外,粉末狀的TiO2在實際應用中不易回收。本文一方面采用溶膠-凝膠法制備具有可見光活性的非金屬C、N摻雜的納米TiO2光催化劑,通過非金屬元素摻C、N摻雜,使TiO2禁帶寬度變窄,實現(xiàn)對可見光或太陽光的有效利用,提高光催化活性。另一方面采用水熱法制備活性炭纖維/還原石墨烯/二氧化鈦(ACF/rGO/TiO2)復合材料,易于固液分離和回收再利用,充分發(fā)揮碳質(zhì)材料的吸附與TiO2光催化的協(xié)同效應,并拓寬其應用的范圍。利用XRD、SEM、UV-Vis吸收光譜和XPS等手段對所制備的催化劑進行表征,通過光催化降解試驗測定催化劑的活性,主要從以下方面進行研究：(1)本文對有毒有機物甲基肼的去除條件進行了優(yōu)化。比較活性碳纖維物理吸附法、Fenton試劑化學氧化法和TiO2光催化法對甲基肼的降解效果,考察溶液初始pH值、反應時間和反應物用量等因素對甲基肼去除率的影響。結(jié)果表明：采用活性炭纖維吸附法處理含甲基肼廢水時,活性炭纖維用量為3g/L-1,吸附時間40min時,當廢水pH8時,吸附率迅速增大,當廢水pH值為中性,去除率僅為30.29%,當pH為10時,去除率可達到83.50%。而采用Fenton試劑法處理含甲基肼中性廢水,反應溫度60℃、時間30 min、FeS04-7H2O以及H2O2的濃度分別為1.8mmol·L-1和0.65mol·L-1時,甲基肼去除率高達96.32%。采用TiO2紫外光催化法處理含甲基肼廢水,TiO2最佳濃度為0.6g·L-1,甲基肼去除率隨pH值的增加而逐漸增加,當光照時間為90 min時,雖然對于中性廢水去除率只有13.86%,但當廢水pH值為10時甲基肼去除率達到95.71%。通過比較三種方法對甲基肼的去除效果,可知納米TiO2光催化技術(shù)是一種高效、環(huán)保的污染控制技術(shù)。(2)在國內(nèi)外對元素摻雜TiO2光催化劑的研究現(xiàn)狀基礎(chǔ)上,本論文采用溶膠凝膠法制備了C、N共摻雜改性的納米TiO2光催化劑,并采用X-射線衍射、掃描電子顯微鏡、紫外-可見吸收光譜以及X-射線光電子能譜等測試手段對其結(jié)構(gòu)及物化性能進行了表征分析。研究了C、N共摻雜型Ti02催化劑的可見光催化活性,并對廢水中有機物染料RhB、無色有毒甲基肼和甲醛的降解性能作了比較,分析了C、N摻雜改性Ti02有效提高可見光催化活性的作用機制。結(jié)果表明：所得樣品平均粒徑在50-60 nm,吸收波長紅移,在可見光區(qū)有較好的光催化活性,并指出光催化降解過程符合吸附-光催化降解機理。(3)石墨烯具有優(yōu)良的電學、力學、熱力學等性能,吸引了越來越多的科研工作者的關(guān)注。本文采用水熱法將高吸附性能的rGO與Ti02光催化劑進行復合,并將它負載在活性炭纖維(ACF)表面,制得ACF/rGO/TiO2復合材料,用XRD、SEM、XRD等手段對制得的復合材料進行表征。研究ACF、ACF/rGO、ACF/rGO/TiO2對廢水中染料RhB和無色有毒有機物甲醛的吸附和光催化降解效果,分析TiO2/石墨烯復合材料的光催化促進機理。結(jié)果表明：石墨烯與Ti02的復合材料中,由于石墨烯的引入,該復合材料不僅能夠很好地吸附有機染料,而且還拓寬了可見光響應范圍,同時兩者之間的協(xié)同效應能夠促使Ti02產(chǎn)生的光生電子轉(zhuǎn)移到石墨烯上,有效分離光生電子和空穴,從而提高Ti02光催化活性。
[Abstract]:The photocatalytic degradation of methyl hydrazine was studied by means of sol - gel method . In this paper , the photocatalytic activity of C and N - doped TiO _ 2 catalysts was studied by means of sol - gel method . The results showed that the photocatalytic degradation of TiO _ 2 catalysts was studied by means of XRD , SEM and XRD .

【學位授予單位】：揚州大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2015
【分類號】：O643.36;X703

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本文編號：1364783