TiO₂半導(dǎo)體材料因其具有高的光催化活性、廉價及易得等優(yōu)點,其在環(huán)護和光催化領(lǐng)域引起了廣泛關(guān)注。但TiO₂光催化劑對光源吸收范圍有限、光生載流子易發(fā)生復(fù)合、吸附性能差以及難回收利用等問題嚴(yán)重限制了其使用范圍。本論文以5A沸石分子篩為載體,通過溶膠-凝膠法合成出TiO₂/5A沸石分子篩復(fù)合材料,并對其進行錳、氮單一元素?fù)诫s與共摻雜改性,降低TiO₂光生電子-空穴的復(fù)合幾率提高其可見光催化活性,并達(dá)到可重復(fù)使用的目的,拓寬其應(yīng)用范圍。通過調(diào)控TiO₂/5A沸石分子篩復(fù)合材料的TiO₂負(fù)載量,優(yōu)化其光催化降解效率,借助XRD、XPS、FTIR、SEM-EDS、UV-vis和PL等測試方法對其晶型結(jié)構(gòu)、元素組成、形貌和光催化活性進行表征分析。研究結(jié)果表明,當(dāng)TiO₂的負(fù)載量為20%時,在可見光照射下,80 min內(nèi)對孔雀石綠降解效率達(dá)到92%,具有較優(yōu)的光催化性能,并且負(fù)載后的樣品比表面積顯著增加,熱穩(wěn)定性提高。在可見光照射下,TiO

【文章頁數(shù)】：86 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
Abstract
第1章 緒論
    1.1 課題背景及研究目的和意義
    1.2 TiO_2 光催化劑概述
        1.2.1 TiO_2 的結(jié)構(gòu)特征
        1.2.2 TiO_2 光催化基本原理
        1.2.3 TiO_2 光催化劑制備方法
    1.3 TiO_2 負(fù)載化研究進展
        1.3.1 TiO_2 負(fù)載基體的選擇
        1.3.2 TiO_2 負(fù)載化技術(shù)在光催化領(lǐng)域研究進展
    1.4 TiO_2 光催化劑摻雜改性研究進展
        1.4.1 TiO_2 材料的非金屬元素?fù)诫s
        1.4.2 TiO_2 材料金屬離子摻雜
        1.4.3 TiO_2 材料金屬與非金屬元素共摻雜
    1.5 TiO_2 光催化性能影響因素
        1.5.1 TiO_2 的晶型與形態(tài)
        1.5.2 溶液pH值
        1.5.3 TiO_2 催化劑元素?fù)诫s量
        1.5.4 有機污染物種類
    1.6 TiO_2 材料的應(yīng)用
        1.6.1 污水處理
        1.6.2 空氣凈化
        1.6.3 殺菌消毒
    1.7 本文主要研究內(nèi)容
第2章 實驗材料和實驗方法
    2.1 實驗材料與儀器
        2.1.1 實驗儀器與設(shè)備
        2.1.2 實驗原料與試劑
    2.2 測試與表征方法
        2.2.1 X射線衍射分析(XRD)
        2.2.2 掃描電子顯微鏡(SEM-EDS)
        2.2.3 固體紫外-可見光譜分析(UV-vis)
        2.2.4 熱重分析(TG-DSC)
        2.2.5 氮氣吸脫附等溫曲線測試分析(BET)
        2.2.6 光致發(fā)光光譜(PL)
        2.2.7 X射線光電子能譜(XPS)
        2.2.8 拉曼光譜(Raman)
        2.2.9 傅立葉變換紅外光譜(FTIR)
    2.3 光催化實驗測試
        2.3.1 孔雀石綠光催化反應(yīng)實驗裝置
        2.3.2 目標(biāo)污染物的選擇以及標(biāo)準(zhǔn)曲線的確定
        2.3.3 光催化劑暗吸附實驗測試
        2.3.4 光催化劑光催化實驗測試
        2.3.5 光催化循環(huán)穩(wěn)定性測試
第3章 TiO_2/沸石分子篩的制備及其光催化性能研究
    3.1 引言
    3.2 TiO_2/5A沸石分子篩光催化劑的制備與表征
        3.2.1 TiO_2/5A沸石分子篩光催化劑的制備
        3.2.2 TiO_2/5A沸石分子篩光催化劑測試表征
    3.3 TiO_2/5A沸石分子篩光催化性能及其循環(huán)穩(wěn)定性研究
        3.3.1 不同種類的吸附劑對MG的暗吸附性能研究
        3.3.2 不同光源對光催化性能的影響
        3.3.3 煅燒溫度對光催化性能的影響
        3.3.4 TiO_2 負(fù)載量對光催化性能的影響
        3.3.5 溶液初始濃度對光催化性能的影響
        3.3.6 催化劑用量對光催化性能的影響
        3.3.7 溶液pH值對光催化性能的影響
        3.3.8 TiO_2/5A沸石分子篩對不同有機染料的催化降解
        3.3.9 催化循環(huán)穩(wěn)定性測試
    3.4 TiO_2/5A沸石分子篩催化降解機理分析
    3.5 本章小結(jié)
第4章 錳、氮共摻雜TiO_2/沸石分子篩的制備及其光催化性能研究
    4.1 引言
    4.2 錳、氮共摻雜TiO_2/5A沸石分子篩復(fù)合材料的制備與表征
        4.2.1 錳、氮共摻雜TiO_2/5A沸石分子篩復(fù)合材料的制備
        4.2.2 錳、氮共摻雜TiO_2/5A沸石分子篩復(fù)合材料的測試表征
    4.3 錳、氮共摻雜TiO_2/5A沸石分子篩光催化性能測試
        4.3.1 單一金屬離子摻雜對TiO_2光催化性能的影響
        4.3.2 氮摻雜對TiO_2光催化性能的影響
        4.3.3 錳、氮共摻雜對TiO_2光催化性能的影響
        4.3.4 氮摻雜量對TiO_2/5A沸石分子篩光催化性能的影響
        4.3.5 錳摻雜量對TiO_2/5A沸石分子篩光催化性能的影響
        4.3.6 錳、氮共摻雜TiO_2/5A沸石分子篩對不同染料的降解
        4.3.7 活性自由基的作用
        4.3.8 催化循環(huán)穩(wěn)定性測試
    4.4 錳、氮共摻雜TiO_2/5A沸石分子篩催化降解機理分析
    4.5 本章小結(jié)
結(jié)論
參考文獻(xiàn)
致謝


【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]Fe3+/N共改性TiO2可見光催化劑的制備及其對染料光催化降解性能研究[J]. 吳之傳,李小東,宋慧,許茂東.  化工新型材料. 2016(06)
[2]溶膠-凝膠法制備納米TiO2光催化降解偏二甲肼污水研究[J]. 張光友,徐文國,鄭偉雙.  中山大學(xué)學(xué)報(自然科學(xué)版). 2007(S1)

博士論文
[1]金屬離子摻雜二氧化鈦光催化劑的改性研究[D]. 劉秀華.中國工程物理研究院 2007

碩士論文
[1]一鍋法合成石墨烯負(fù)載錳摻雜二氧化鈦及其除鉻機理[D]. 陳曾平.天津大學(xué) 2016



本文編號：3720221