【摘要】：采用四氯化鈦水解法制備了超細(xì)TiO2光催化劑，并對其進(jìn)行表征和活性評價(jià)。實(shí)驗(yàn)中考察了制備過程中的pH值和焙燒溫度對催化劑的粒徑、晶型及相變溫度的影響，通過用乙醇熱浸膠狀沉淀和采取冷凍干燥方式，改善了超細(xì)粉體的團(tuán)聚性，避免了硬團(tuán)聚體的形成。制備過程中的加水量、pH值和加堿方式對TiO2光催化活性有影響，通過正交實(shí)驗(yàn)確定了TiO2的最優(yōu)的制備條件。 利用過渡金屬鈷和稀土元素鈰制備了摻雜的超細(xì)TiO2，并進(jìn)行了表征和活性評價(jià)。鈷摻雜和鈰摻雜都可以抑制TiO2晶粒長大，使樣品的粒徑減小，比表面積增大。而鈷摻雜對晶粒的長大有更強(qiáng)的抑制作用。摻雜光催化劑的活性高于純TiO2，光催化性能變化與摻雜方法和摻雜物有關(guān)，共沉淀法的摻雜光催化劑光反應(yīng)活性高于機(jī)械混和法。而其中鈷摻雜光催化劑的活性又優(yōu)于鈰摻雜光催化劑。鈷摻雜能促進(jìn)銳鈦礦向金紅石型的轉(zhuǎn)變，而摻鈰對相變影響不大。 采用溶膠－凝膠法分別制備了玻璃板上的TiO2負(fù)載膜、活性炭和麥飯石上的TiO2負(fù)載催化劑，并做了電鏡表征和反應(yīng)性能評價(jià)。活性評價(jià)結(jié)果證明，玻璃板上負(fù)載的TiO2膜由于吸附能力差，所以不能用于氣相光催化系統(tǒng)。麥飯石和活性炭負(fù)載的TiO2由于有較好的吸附性能，能使負(fù)載催化劑表面上反應(yīng)物分子的濃度增大，所以對氣相中苯的光催化降解活性都好于未經(jīng)負(fù)載的TiO2。 以苯為模型反應(yīng)物，考察了催化劑用量、催化劑接觸面積、光強(qiáng)度、苯的初始濃度和系統(tǒng)中水分量對苯的氣相光催化降解反應(yīng)的影響。紅外檢測到苯光降解反應(yīng)的中間產(chǎn)物是一個(gè)六元環(huán)醇，據(jù)此推測了苯的氣相光催化降解可能的反應(yīng)歷程。通過實(shí)驗(yàn)并結(jié)合參考文獻(xiàn)的結(jié)論，證明苯的氣相光催化過程在不同的反應(yīng)條件下遵循不同的反應(yīng)歷程。 建立了苯的氣相光催化反應(yīng)動力學(xué)方程，并通過實(shí)驗(yàn)，采用初始濃度法確定了動力學(xué)方程中的反應(yīng)速度常數(shù)k和Langmuir吸附平衡常數(shù) 。利用所推測的動力學(xué)方程建立了氣相光催化反應(yīng)器的數(shù)學(xué)模型，并得到了非穩(wěn)態(tài)條件下模型的解析解和數(shù)值解。比較了模型參數(shù) 對模型結(jié)果的影響。由于真實(shí)地考慮了反應(yīng)速度常數(shù)在不同反應(yīng)時(shí)期的變化，使模型的計(jì)算數(shù)據(jù)很好地描述了實(shí)驗(yàn)結(jié)果。 制備了光催化空氣凈化網(wǎng)，并應(yīng)用其設(shè)計(jì)制作了光催化空氣凈化器。在高濃度苯污染環(huán)境中進(jìn)行了凈化性能評價(jià)，結(jié)果證明，所制作的光催化空氣凈化器有很強(qiáng)的凈化能力，在高濃污染氣體的破壞性實(shí)驗(yàn)中仍能保持很好的凈化效果。
【學(xué)位授予單位】：天津大學(xué)
【學(xué)位級別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2003
【分類號】：X51
【圖文】：

第一章 文獻(xiàn)綜述而有強(qiáng)氧化性。在光氧化反應(yīng)過程中，光生空穴可以從n donor）得到電子，而光生電子轉(zhuǎn)移到電子受體（electron產(chǎn)生氧化供體和還原受體參與反應(yīng)。過程可以用 Rohatgi-Mukherjee 給出的“供體 D 敏化劑 S楚地說明： S 激發(fā)一個(gè)電子，留下一個(gè)正空穴； D 的最低能級轉(zhuǎn)移一個(gè)電子填補(bǔ)正空穴，產(chǎn)生氧化供體 化劑的被激發(fā)電子轉(zhuǎn)移到受體 A 的未滿能級產(chǎn)生還原受體接受敏化劑的光生電子，抑制它與光生空穴重新復(fù)合�？� 最終是以未反應(yīng)的形式出現(xiàn)，所以，按通常意義的術(shù)語稱otocatalyst）。

圖 1－2 TiO2上的光催化基本原理示意圖Fig. 1-2 Schematic drawing of the principle of photocatalytic reactio粒子由光激發(fā)產(chǎn)生的電子／空穴對（electron / hole pair）分遷移。分離后的光生電子和空穴在遷移過程中由于存在被，有可能在顆粒內(nèi)部或表面重新復(fù)合而失去反應(yīng)活性[40~4生空穴遷移到顆粒表面后，被表面吸附的水或羥基（D）電子形成強(qiáng)氧化性自由基·OH（D+），而催化劑表面的吸附表面的光生電子形成·O2 （A ）。過程也可以寫出如下機(jī)理方程[50~55]：

A－銳鈦礦 R－金紅石圖 2－1 不同焙燒溫度下樣品的 XRD 譜圖 patterns of the samples obtained at various calcination tem.32（101）、37.86（004）、47.98（200）、53.86（ TiO2的銳鈦礦（anatase）晶型特征峰；2θ＝27.46111）、44.06（210）、54.36（211）和 69.10（30的特征峰。EM 表征結(jié)果一批制備的膠狀水合 Ti(OH)4沉淀進(jìn)行了不同處SEM 照片。從照片中可以清楚地看出，3 個(gè)樣品中a 中是沉淀過濾后未經(jīng)任何處理樣品，其顆粒存在本都是不可再分散的硬團(tuán)聚；b 是將沉淀過濾后用品，但團(tuán)聚現(xiàn)象依然嚴(yán)重，不過硬團(tuán)聚體明顯減

【引證文獻(xiàn)】

相關(guān)期刊論文 前4條

1 許俊斌;王勇;魏東;;納米TiO_2降解有毒氣體的現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢研究[J];安防科技;2011年11期

2 徐江岑;孫

本文編號：2760307