本文關(guān)鍵詞：利用光催化技術(shù)處理含酚工業(yè)廢水的研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：近年來,隨著工業(yè)的迅速發(fā)展,大量的工業(yè)廢水排放導(dǎo)致人們生活環(huán)境遭到嚴重污染,人類賴以生存的環(huán)境受到嚴重的破壞,除了改善工業(yè)污染物的排放問題,治理環(huán)境污染也是當務(wù)之急。利用光催化技術(shù)治理污染物是一項具有重要意義的研究,如何高效的利用可重復(fù)再生的太陽能是目前光催化領(lǐng)域的難題。光催化技術(shù)的核心是光催化劑,二氧化鈦(Ti02)納米材料由于其無毒無害、高穩(wěn)定性、經(jīng)濟實惠、合成過程簡便并且具有高效的催化活性等優(yōu)點,受到廣泛的研究,應(yīng)用在各類光催化領(lǐng)域,為解決人們生活中的環(huán)境污染問題和能源匱乏等問題提供了重要的途徑。但是,由于純銳鈦礦型Ti02有較大的禁帶寬度,導(dǎo)致只在紫外光區(qū)域有響應(yīng),在對太陽光的利用響應(yīng)時,對光能的利用率極低僅占太陽能的3-5%,且Ti02光生電子-空穴對有較高的機率復(fù)合,因而在實際應(yīng)用中仍然具有一定的局限性。研究表明,通過對Ti02光催化劑的顆粒尺寸調(diào)整、形貌結(jié)構(gòu)調(diào)控、與其他材料復(fù)合、負載和雜化等可以提升其光催化性能。本文制備了貴金屬負載型的三維有序大孔Ti02催化材料[3DOM M/TiO2 (M=Au/Ag)],擬通過貴金屬能級雜化和構(gòu)筑有利催化反應(yīng)的結(jié)構(gòu)來提高Ti02的催化活性,另外我們還配制了模擬含酚工業(yè)廢水,用以測試其催化活性。結(jié)果表明,3DOM M/TiO2 (M=Au/Ag)在可見光下對模擬含酚工業(yè)廢水具有較好的催化活性,且催化劑的孔徑和貴金屬負載量對其催化活性有重要的影響。本文第一章為緒論部分,主要綜述了Ti02光催化劑的催化機理、提高其光催化性能的途徑以及含酚工業(yè)廢水的治理方法,并提出了本文的選題意義。本文第二章中,我們通過膠體晶體模板的方法設(shè)計合成了不同孔徑大小的三維有序大孔二氧化鈦催化劑(3DOM TiO2),然后通過沉積-沉淀法制備了不同Au負載量的3DOM Au/TiO2催化劑,通過XRD、SEM、TEM、IR、DRS、BET等表征手段進行了系統(tǒng)的研究。研究結(jié)果表明,我們設(shè)計合成的3DOM Au/TiO2催化劑具有孔徑大小均勻、孔徑可調(diào)控、貴金屬顆粒粒徑分布均勻、貴金屬負載量可調(diào)控,對可見光響應(yīng)強的特點。為了探究該催化劑降解含酚工業(yè)廢水的催化性能,我們分別研究了其對以苯酚、苯酚和喹啉、苯酚和吡啶、苯酚和喹啉和吡啶為污染物的模擬工業(yè)廢水的催化降解性能。實驗結(jié)果表明,3DOMAu/TiO2催化劑的催化活性較3DOM TiO2載體更高,在紫外光下80min可完全降解苯酚,可見光下11h可完全降解苯酚,這可能是由于Au納米顆粒帶來的更高的可見光利用效率以及更高的光生電子-空穴對分離效率而引起的。除此之外,我們發(fā)現(xiàn)催化活性隨孔徑的增加而提高,隨Au負載量的增加而先增后減。本章最后還進行了反應(yīng)前后的模擬含酚工業(yè)廢水的化學(xué)需氧量(COD)測定,結(jié)果表明,3DOM Au/TiO2可較為有效地分解苯酚,說明我們所制備的3DOM Au/TiO2催化劑在降解含酚工業(yè)廢水領(lǐng)域具有潛在的應(yīng)用價值。本文第三章使用與第二章相似的方法,設(shè)計合成了貴金屬Ag負載型三維有序大孔TiO2催化劑(3DOM Ag/TiO2),并通過XRD、SEM、TEM、XPS、IR、BET等表征技術(shù)對催化劑進行了表征,與第二章設(shè)計合成的3DOM Au/TiO2類似,具有孔徑大小均一、孔徑大小可調(diào)、Ag納米顆粒分布均勻、大小均一、可見光響應(yīng)強等特點,我們同樣對其進行了模擬工業(yè)廢水的降解測試,在紫外光和可見光下可分別在15min和10h完全降解苯酚,并驗證了貴金屬Ag負載、Ag負載量和孔徑大小對催化劑催化性能的影響,最后進行了反應(yīng)前后COD值的測定,在可見光下,3DOM Ag/TiO2也可將苯酚基本完全分解,考慮到AgNO3價格較HAuCl4更低,因此3DOM Ag/TiO2催化劑可能具有更高的應(yīng)用價值。本文第四章對全文進行了總結(jié),并對進一步的工作做出展望。
【關(guān)鍵詞】：TiO_2 貴金屬負載 光催化 模擬工業(yè)廢水
【學(xué)位授予單位】：內(nèi)蒙古大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：X703;O643.3
【目錄】：

• 摘要4-7
• ABSTRACT7-14
• 一、緒論14-37
• 1.1 引言14
• 1.2 光催化技術(shù)概述14-17
• 1.2.1 光催化技術(shù)研究現(xiàn)狀14-16
• 1.2.2 光催化技術(shù)的應(yīng)用16-17
• 1.3 TiO_2材料概述17-23
• 1.3.1 TiO_2的結(jié)構(gòu)17
• 1.3.2 TiO_2的應(yīng)用17-19
• 1.3.3 TiO_2的光催化機理19-20
• 1.3.4 提高TiO_2光催化活性的方法20-23
• 1.4 含酚工業(yè)廢水的危害和處理方法23-24
• 1.4.1 含酚工業(yè)廢水的來源23
• 1.4.2 含酚工業(yè)廢水的危害23-24
• 1.4.3 含酚工業(yè)廢水的處理方法24
• 1.5 論文的研究意義與研究內(nèi)容24-26
• 參考文獻26-37
• 二、三維有序大孔型Au/TiO_2的可控制備、結(jié)構(gòu)表征及其對含酚工業(yè)廢水催化性能的研究37-70
• 2.1 引言37-38
• 2.2 試劑與儀器38-39
• 2.2.1 實驗試劑38
• 2.2.2 實驗儀器38-39
• 2.3 3DOM Au/TiO_2光催化材料的制備39-41
• 2.3.1 聚苯乙烯微球的制備39-40
• 2.3.2 聚苯乙烯微球膠體模板的組裝40
• 2.3.3 3DOM TiO_2催化材料的制備40
• 2.3.4 3DOM Au/TiO_2催化材料的制備40-41
• 2.4 3DOM TiO_2的表征方法41-43
• 2.4.1 X-射線粉末衍射41
• 2.4.2 掃描電子顯微鏡41
• 2.4.3 透射電子顯微鏡41-42
• 2.4.4 紫外-可見漫反射光譜42
• 2.4.5 紅外光譜42
• 2.4.6 X射線光電子能譜42
• 2.4.7 紫外-可見吸收光譜42
• 2.4.8 光催化性能42
• 2.4.9 化學(xué)需氧量(COD)的測定42-43
• 2.5 結(jié)果與討論43-64
• 2.5.1 3DOM Au/TiO_2的制備過程43-44
• 2.5.2 3DOM TiO_2的XRD表征結(jié)果44-46
• 2.5.3 SEM與TEM的表征46-49
• 2.5.4 比表面(BET)分析49-51
• 2.5.5 傅里葉變換紅外(FT-IR)分析51
• 2.5.6 紫外-可見吸收特性51-52
• 2.5.7 XPS測試分析52-53
• 2.5.8 催化性能分析53-63
• 2.5.9 化學(xué)需氧量(COD)的測定63-64
• 2.6 本章小結(jié)64-66
• 參考文獻66-70
• 三、三維有序大孔型Ag/TiO_2的可控制備、結(jié)構(gòu)表征及其對含酚工業(yè)廢水催化性能的研究70-98
• 3.1 引言70
• 3.2 試劑與儀器70-71
• 3.2.1 實驗試劑70-71
• 3.2.2 實驗儀器71
• 3.3 3DOM Ag/TiO_2光催化材料的制備71-72
• 3.3.1 聚苯乙烯微球的制備71-72
• 3.3.2 聚苯乙烯微球膠體模板的組裝72
• 3.3.3 3DOM TiO_2催化材料的制備72
• 3.3.4 3DOM Ag/TiO_2催化材料的制備72
• 3.4 表征和測試方法72-73
• 3.4.1 X-射線粉末衍射72
• 3.4.2 掃描電子顯微鏡72
• 3.4.3 透射電子顯微鏡72
• 3.4.4 紫外-可見漫反射光譜72
• 3.4.5 紅外光譜72
• 3.4.6 X射線光電子能譜72-73
• 3.4.7 紫外-可見吸收光譜73
• 3.4.8 光催化性能測試73
• 3.4.9 化學(xué)需氧量(COD)的測定73
• 3.5 結(jié)果與討論73-93
• 3.5.1 3DOM Ag/TiO_2的制備過程73
• 3.5.2 3DOM Ag/TiO_2的XRD表征結(jié)果73-75
• 3.5.3 SEM與TEM的表征75-78
• 3.5.4 比表面(BET)分析78-79
• 3.5.5 傅里葉變換紅外(FT-IR)分析79-80
• 3.5.6 紫外-可見吸收特性80-81
• 3.5.7 XPS測試分析81-82
• 3.5.8 催化性能分析82-92
• 3.5.9 化學(xué)需氧量(COD)的測定92-93
• 3.6 本章小結(jié)93-94
• 參考文獻94-98
• 四、總結(jié)和展望98-100
• 4.1 總結(jié)98-99
• 4.2 展望99-100
• 致謝100

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本文編號：438515