【摘要】：納米TiO_2作為最常見的光催化劑之一,具有催化活性高、物理化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定和市場(chǎng)廣闊等優(yōu)點(diǎn),在光催化氧化還原目標(biāo)污染物方面有著廣闊的應(yīng)用前景。但是傳統(tǒng)的納米TiO_2光催化劑為粉末狀態(tài),無載體的納米粉末非常容易發(fā)生團(tuán)聚且很難作為光催化劑有效利用,甚至容易產(chǎn)生二次污染。本文針對(duì)納米TiO_2半導(dǎo)體的物理結(jié)構(gòu)和載體選擇兩個(gè)方面改善其物理結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性和光催化性能,并考察納米TiO_2薄膜在不同類型基底上的光誘導(dǎo)超親水性和形貌,在此基礎(chǔ)上研究活性炭纖維(ACF)負(fù)載納米TiO_2薄膜制備得到的TiO_2/ACF復(fù)合材料的物理性質(zhì)和光催化氧化性能,充分發(fā)揮了 ACF強(qiáng)吸附能力和納米TiO_2光催化的配合效應(yīng)。(1)采用原位誘導(dǎo)反膠束法在不同基底上浸漬負(fù)載分子水平的納米Ti02薄膜復(fù)合材料。研究反膠束法中水和表面活性劑摩爾比例、鈦離子濃度、陳化時(shí)間、焙燒溫度等因素對(duì)納米TiO_2薄膜的影響,最后在不同基底上制備納米級(jí)Ti02薄膜。研究納米TiO_2薄膜在光照射下的親水性能、附著力和穩(wěn)定性。采用SEM、UV-Vis-NIR、XRD等儀器考察納米TiO_2薄膜的表面形貌、厚度和晶型等,最后采用視頻接觸角測(cè)試儀表征基底負(fù)載的納米Ti02薄膜在光照射下和水浸泡下的親水行為。(2)在ACF上負(fù)載不同厚度的納米TiO_2薄膜制備TiO_2/ACF復(fù)合材料。由于ACF直徑一般在10～30μm,要求薄膜厚度在幾十納米至兩百納米為最佳負(fù)載厚度。采用SEM、XRD、TG等儀器考察TiO_2/ACF表面物理形貌、晶型和負(fù)載率。結(jié)果表明,原位誘導(dǎo)反膠束溶液鈦離子優(yōu)化濃度為0.21～0.25mol/L,陳化溫度較陳化時(shí)間對(duì)納米薄膜影響權(quán)重較大,浸漬得到的ACF表面"濕膜"干燥速率對(duì)納米薄膜物理形貌具有很大的影響。最后考察TiO_2/ACF在紫外光下對(duì)亞甲基藍(lán)溶液降解率,結(jié)果表明,光催化時(shí)間為5min時(shí)分解率可達(dá)86.4%,催化時(shí)間為60min時(shí),較原始ACF氈吸附率提高了 20%,催化時(shí)間延長(zhǎng)了 3～5倍。(3)研究TiO_2/ACF復(fù)合材料循環(huán)利用后的光催化活性和薄膜結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性,考察復(fù)合材料連續(xù)光催化處理污水能力和循環(huán)利用率。結(jié)果表明,在ACF表面負(fù)載一定厚度的納米薄膜可以實(shí)現(xiàn)其強(qiáng)吸附能力和Ti02光催化協(xié)同效應(yīng),采用TG分析復(fù)合材料的負(fù)載率和薄膜穩(wěn)定性,結(jié)果證明納米薄膜在ACF表面具有穩(wěn)定的納米結(jié)構(gòu)。多次利用的Ti02/ACF催化效率基本不變,累計(jì)處理4.54mg/L的亞甲基藍(lán)溶液平均分解速率是2.56mg/h,處理時(shí)長(zhǎng)為32h。
【學(xué)位授予單位】：華東理工大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類號(hào)】：O643.36

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本文編號(hào)：2747172