發(fā)布時(shí)間：2017-08-26 03:49

  本文關(guān)鍵詞：二氧化鈦-石墨烯復(fù)合催化劑制備及其光降解亞甲基藍(lán)的效能研究

  更多相關(guān)文章： 二氧化鈦 石墨烯 復(fù)合光催化劑 亞甲基藍(lán) 聚丙烯

【摘要】：二氧化鈦(TiO_2)光催化技術(shù)因光催化效率高、不會(huì)產(chǎn)生再次污染以及礦化程度高等優(yōu)點(diǎn),被廣泛的應(yīng)用和研究。但TiO_2富集能力弱,催化劑粉末難以回收重復(fù)利用,以及自身的光生空穴-電子的復(fù)合等問(wèn)題嚴(yán)重削弱了二氧化鈦光催化的能力。石墨烯自身的優(yōu)異性能可極大改善TiO_2現(xiàn)存的問(wèn)題,因此二氧化鈦-石墨烯復(fù)合光催化劑的制備成為研究熱點(diǎn)。本文以鈦酸四丁酯(TBT)以及由Hummers法合成的氧化石墨烯(GO)的固體和液體為前驅(qū)物,通過(guò)水熱法制備了兩種二氧化鈦(TiO_2)-石墨烯(RGO)復(fù)合光催化劑,分別記做TiO_2-RGO和TiO_2-RGO(l)。通過(guò)表征手段得知:兩種復(fù)合光催化劑的晶型主要是銳鈦礦;TiO_2-RGO(l)復(fù)合光催化劑的禁帶寬度Eg=2.8 eV,略低于TiO_2-RGO的2.9 eV;同時(shí)兩種復(fù)合光催化劑的比表面積均明顯高于單純二氧化鈦的比表面積(87.5193 m2/g),但TiO_2-RGO(l)的比表面積(154.6252 m2/g)略高于TiO_2-RGO體系的(137.587 m2/g)。研究結(jié)果顯示兩種復(fù)合光催化劑均比單獨(dú)TiO_2光降解亞甲基藍(lán)(MB)的效率高,而且在不同的制備比例下,TiO_2-RGO(l)的光催化效果均比TiO_2-RGO好。這表明在催化劑制備過(guò)程中,液態(tài)的氧化石墨烯(GO)與TBT復(fù)合能表現(xiàn)出更強(qiáng)的光催化活性。以TiO_2-RGO(l)作為光催化劑,MB作為目標(biāo)污染物,詳細(xì)研究該光催化體系降解MB的效能;將TiO_2-RGO(l)負(fù)載到聚丙烯(PP)上,進(jìn)一步探討負(fù)載型催化劑的光催化效能。在探討TiO_2與GO制備比例和溶液的初始pH等條件對(duì)復(fù)合材料光降解亞甲基藍(lán)(MB)的影響研究中,發(fā)現(xiàn)TiO_2與GO的比例為1:0.06時(shí),光催化劑對(duì)MB的光降解效率最佳,其準(zhǔn)一級(jí)反應(yīng)速率常數(shù)比TiO_2提高了近2倍;當(dāng)溶液pH由2上升至9.46時(shí),體系對(duì)MB的光降解率由38%增加至78.7%,同時(shí)準(zhǔn)一級(jí)動(dòng)力學(xué)反應(yīng)速率常數(shù)k增加了3.7倍。當(dāng)負(fù)載型催化劑中載體與光催化劑的比例(PP:M)為5:5時(shí),光降解MB的效果最佳,該催化劑重復(fù)使用六次,TOC去除率由86.4%降低到78.5%,總體衰減較緩慢,有一定的應(yīng)用價(jià)值。光催化體系對(duì)溶液中TOC的去除明顯滯后于MB的降解率,反應(yīng)5 h后TOC的去除率達(dá)到93%。
【關(guān)鍵詞】：二氧化鈦 石墨烯 復(fù)合光催化劑 亞甲基藍(lán) 聚丙烯
【學(xué)位授予單位】：蘇州科技大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：X703;TQ424
【目錄】：

• 摘要6-7
• Abstract7-12
• 第一章 緒論12-25
• 1.1 課題背景12-14
• 1.2 二氧化鈦光催化技術(shù)14-17
• 1.2.1 二氧化鈦的制備方法14
• 1.2.2 二氧化鈦光催化機(jī)理14-16
• 1.2.3 二氧化鈦光催化技術(shù)的局限及改善方法16-17
• 1.3 石墨烯17-21
• 1.3.1 石墨烯的結(jié)構(gòu)及性質(zhì)17-18
• 1.3.2 石墨烯的制備方法18-21
• 1.4 二氧化鈦-石墨烯復(fù)合光催化技術(shù)21-23
• 1.4.1 二氧化鈦-石墨烯復(fù)合光催化劑的制備方法21-22
• 1.4.2 二氧化鈦-石墨烯復(fù)合光催化劑的應(yīng)用研究22-23
• 1.5 本論文研究?jī)?nèi)容和技術(shù)路線23-25
• 1.5.1 研究?jī)?nèi)容23-24
• 1.5.2 技術(shù)路線24-25
• 第二章 實(shí)驗(yàn)材料及實(shí)驗(yàn)方法25-30
• 2.1 實(shí)驗(yàn)儀器和試劑25-26
• 2.1.1 主要實(shí)驗(yàn)儀器25
• 2.1.2 實(shí)驗(yàn)試劑25-26
• 2.2 亞甲基藍(lán)標(biāo)準(zhǔn)曲線的繪制26-27
• 2.3 材料表征手段27-28
• 2.3.1 X射線衍射分析儀27
• 2.3.2 紫外-可見(jiàn)-近紅外分光光度計(jì)27
• 2.3.3 透射電子顯微鏡27
• 2.3.4 傅里葉轉(zhuǎn)換紅外光譜分析儀27-28
• 2.3.5 比表面積及孔徑分析儀28
• 2.4 數(shù)據(jù)分析28-29
• 2.4.1 降解率的計(jì)算28
• 2.4.2 光催化劑禁帶寬度Eg的計(jì)算28-29
• 2.5 實(shí)驗(yàn)反應(yīng)裝置29-30
• 第三章 二氧化鈦-石墨烯復(fù)合催化劑的制備及表征30-40
• 3.1 引言30-31
• 3.2 二氧化鈦-石墨烯復(fù)合催化劑的制備31-32
• 3.2.1 氧化石墨烯的制備31
• 3.2.2 不同GO形態(tài)制備二氧化鈦-石墨烯復(fù)合催化劑31-32
• 3.3 材料表征32-37
• 3.3.1 紫外-可見(jiàn)光漫反射譜圖32-33
• 3.3.2 X射線衍射譜圖33-34
• 3.3.3 傅里葉紅外轉(zhuǎn)換光譜圖34
• 3.3.4 透射電鏡圖34-35
• 3.3.5 催化劑比表面積及孔徑分布35-37
• 3.4 不同復(fù)合光催化劑降解亞甲基藍(lán)的效能37-38
• 3.5 本章小結(jié)38-40
• 第四章 基于TiO_2-RGO(l)的亞甲基藍(lán)光降解效能研究40-55
• 4.1 TiO_2-RGO(l)體系光催化降解亞甲藍(lán)的效能40-47
• 4.1.1 不同TiO_2-GO比例下光催化降解亞甲基藍(lán)的效能41-42
• 4.1.2 不同亞甲基藍(lán)初始濃度下的光降解效能42-43
• 4.1.3 光催化劑投加量對(duì)光降解亞甲基藍(lán)的影響43-44
• 4.1.4 pH對(duì)光催化降解亞甲基藍(lán)的影響44-47
• 4.1.5 氯離子對(duì)光催化降解亞甲基藍(lán)的影響47
• 4.2 聚丙烯負(fù)載TiO_2-RGO(l)體系光催化降解亞甲藍(lán)的效能47-52
• 4.2.1 聚丙烯負(fù)載TiO_2-RGO(l)光催化劑的制備47-49
• 4.2.2 不同負(fù)載比例的催化劑光降解亞甲基藍(lán)的效能49-50
• 4.2.3 聚丙烯負(fù)載TiO_2-RGO(l)光催化劑的重復(fù)利用情況50-52
• 4.3 TiO_2-RGO(l)光催化劑降解亞甲基藍(lán)的機(jī)理52-53
• 4.3.1 光催化降解過(guò)程中TOC的去除情況52-53
• 4.3.2 復(fù)合材料的光催化劑機(jī)理53
• 4.4 本章小結(jié)53-55
• 第五章 結(jié)論55-57
• 5.1 結(jié)論55-56
• 5.2 創(chuàng)新點(diǎn)56-57
• 參考文獻(xiàn)57-65
• 致謝65-67
• 作者簡(jiǎn)歷67

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