TiO₂作為一種無機(jī)光敏半導(dǎo)體材料,由于其價(jià)格低廉、化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定、低毒、無污染、光催化活性高、可在常溫常壓下徹底氧化有機(jī)污染物等優(yōu)點(diǎn),被公認(rèn)為最佳光催化劑,已成為研究的熱點(diǎn)之一。但由于顆粒狀的納米TiO₂催化劑存在回收困難的問題,而涂膜納米TiO₂催化劑存在易脫落、光催化利用率較低等的問題,影響了納米TiO₂催化劑的應(yīng)用與推廣。本文以研發(fā)簡(jiǎn)便有效、穩(wěn)定可控的TiO₂納米管陣列的制備工藝為基礎(chǔ),提高納米TiO₂光催化活性和可見光響應(yīng)能力為目的,開發(fā)了能應(yīng)用于有機(jī)污染物光催化降解的Ag納米粒子表面修飾的TiO₂納米管陣列光催化劑和N摻雜TiO₂納米管陣列光催化劑的制備新工藝,并以甲基橙的光催化降解實(shí)驗(yàn)評(píng)價(jià)了催化劑的雙光源光催化性能,最后選擇在紫外區(qū)光催化活性較高的Ag/TiO₂催化劑,對(duì)冷凝廢水中主要污染成分乙醇和乙酸進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)室模擬條件下的紫外光催化降解的初步研究。針對(duì)TiO₂

【文章頁數(shù)】：160 頁

【學(xué)位級(jí)別】：博士

【文章目錄】：
摘要
ABSTRACT
第1章 緒論
    1.1 論文背景及研究的目的和意義
    1.2 TiO₂半導(dǎo)體的電子結(jié)構(gòu)和光催化作用
        1.2.1 TiO₂半導(dǎo)體電子結(jié)構(gòu)
        1.2.2 TiO₂光催化作用
    1.3 TiO₂納米管的制備
        1.3.1 溶膠-凝膠法
        1.3.2 水熱合成法
        1.3.3 陽極氧化法
        1.3.4 原子層沉積法
        1.3.5 磁控濺射法
    1.4 TiO₂的改性研究
        1.4.1 過渡金屬的摻雜與表面修飾
        1.4.2 非金屬摻雜
        1.4.3 共摻雜
    1.5 TiO₂光催化劑的應(yīng)用
        1.5.1 光催化降解有機(jī)污染物
        1.5.2 染料敏化太陽能電池
        1.5.3 光電解水制氫
    1.6 航天冷凝廢水處理工藝研究
        1.6.1 太空艙冷凝廢水介紹
        1.6.2 國外太空艙冷凝廢水處理工藝
    1.7 本文的主要研究?jī)?nèi)容
第2章 實(shí)驗(yàn)材料與實(shí)驗(yàn)方法
    2.1 實(shí)驗(yàn)儀器與試劑
    2.2 材料的制備方法
        2.2.1 鈦片的預(yù)處理
        2.2.2 TiO₂納米管陣列的制備
        2.2.3 Ag納米粒子表面修飾TiO₂納米管的制備
        2.2.4 N摻雜TiO₂納米管的制備
    2.3 光催化劑的表征方法
        2.3.1 光催化劑的光催化活性表征實(shí)驗(yàn)
        2.3.2 掃描電子顯微分析(SEM)
        2.3.3 X-射線衍射分析(XRD)
        2.3.4 X-射線光電子能譜(XPS)
        2.3.5 紫外-可見吸收光譜分析
    2.4 有機(jī)污染物的光催化降解
        2.4.1 光催化降解反應(yīng)器的設(shè)計(jì)
        2.4.2 光催化降解甲基橙
        2.4.3 模擬冷凝廢水中乙醇和乙酸的光催化降解
        2.4.4 有機(jī)污染物的定量化分析方法
第3章 雙面TiO₂納米管陣列的制備與光催化活性研究
    3.1 引言
    3.2 雙面TiO₂納米管陣列的制備條件優(yōu)化
        3.2.1 電流與TiO₂納米管陣列生長(zhǎng)的關(guān)系
        3.2.2 丙三醇與水的體積比對(duì)TiO₂納米管陣列形成的影響
        3.2.3 NH4F濃度對(duì)TiO₂納米管陣列形成的影響
        3.2.4 陽極氧化電壓對(duì)TiO₂納米管陣列形成的影響
        3.2.5 陽極氧化時(shí)間對(duì)TiO₂納米管陣列形成的影響
        3.2.6 不同煅燒溫度對(duì)TiO₂納米管陣列形成的影響
        3.2.7 TiO₂納米管的EDS和XPS譜圖分析
    3.3 TiO₂納米管陣列的制備條件對(duì)光催化活性的影響
        3.3.1 TiO₂納米管的制備條件對(duì)光催化活性的影響
        3.3.2 TiO₂納米管制備條件與光催化活性數(shù)學(xué)模型的建立
    3.4 本章小結(jié)
第4章 Ag/TiO₂納米管陣列的制備與光催化活性研究
    4.1 引言
    4.2 Ag/TiO₂納米管陣列的表征與分析
        4.2.1 SEM對(duì)Ag/TiO₂的形貌表征與分析
        4.2.2 EDS對(duì)Ag/TiO₂表征與元素分析
        4.2.3 XRD對(duì)Ag/TiO₂表征與晶型結(jié)構(gòu)分析
        4.2.4 XPS對(duì)Ag/TiO₂的表征與元素分析
    4.3 Ag/TiO₂納米管陣列的光催化活性
        4.3.1 紫外還原Ag的光照時(shí)間對(duì)Ag/TiO₂光催化活性影響
        4.3.2 硝酸銀濃度對(duì)Ag/TiO₂光催化活性影響
        4.3.3 還原Ag的紫外光強(qiáng)度對(duì)Ag/TiO₂光催化活性影響
    4.4 Ag納米粒子在TiO₂表面修飾過程的機(jī)理探討
    4.5 Ag/TiO₂催化劑動(dòng)力學(xué)模型的建立
    4.6 本章小結(jié)
第5章 N/TiO₂納米管陣列的制備與光催化活性研究
    5.1 引言
    5.2 N/TiO₂納米管陣列表征與分析
        5.2.1 SEM對(duì)N/TiO₂納米管的形貌表征與分析
        5.2.2 EDS對(duì)N/TiO₂納米管的表征與元素分析
        5.2.3 XRD對(duì)N/TiO₂與TiO₂的晶型結(jié)構(gòu)對(duì)比分析
        5.2.4 XPS對(duì)N/TiO₂的表征與元素分析
        5.2.5 紫外-可見漫反射光譜對(duì)N/TiO₂表征與可見光相應(yīng)分析
    5.3 N摻雜TiO₂納米管陣列的光催化活性
        5.3.1 HCl濃度對(duì)N/TiO₂光催化活性的影響
        5.3.2 亞硝酸鈉濃度對(duì)N/TiO₂光催化活性的影響
    5.4 本章小結(jié)
第6章 雙光源反應(yīng)器光催化降解甲基橙研究
    6.1 引言
    6.2 甲基橙在紫外可見光區(qū)域的吸收曲線
        6.2.1 甲基橙等吸點(diǎn)實(shí)驗(yàn)
        6.2.2 甲基橙在等吸點(diǎn)(λe)處標(biāo)準(zhǔn)曲線的繪制
    6.3 甲基橙的光催化降解實(shí)驗(yàn)研究
        6.3.1 p H值對(duì)光催化降解甲基橙的影響
        6.3.2 光催化時(shí)間對(duì)光催化降解甲基橙的影響
        6.3.3 初始濃度對(duì)光催化降解甲基橙的影響
        6.3.4 紫外光源對(duì)光催化降解甲基橙的影響
        6.3.5 催化條件對(duì)光催化降解甲基橙的影響
        6.3.6 催化劑對(duì)光催化降解甲基橙的影響
    6.4 雙光源光催化降解甲基橙的數(shù)學(xué)模型的建立
    6.5 本章小結(jié)
第7章 模擬冷凝廢水中乙醇和乙酸的光催化降解研究
    7.1 引言
    7.2 催化劑的制備條件對(duì)乙醇和乙酸降解效率的影響
        7.2.1 陽極氧化時(shí)間對(duì)光催化降解乙醇和乙酸的影響
        7.2.2 NH4F濃度對(duì)光催化降解乙醇和乙酸的影響
        7.2.3 丙三醇和水的體積比對(duì)光催化降解乙醇和乙酸的影響
        7.2.4 陽極氧化電壓對(duì)光催化降解乙醇和乙酸的影響
    7.3 乙醇和乙酸的光催化降解實(shí)驗(yàn)研究
        7.3.1 乙醇和乙酸的濃度對(duì)光催化降解的影響
        7.3.2 紫外光強(qiáng)度對(duì)光催化降解乙醇和乙酸的影響
        7.3.3 光催化劑多次運(yùn)行性能實(shí)驗(yàn)
        7.3.4 光催化劑持續(xù)運(yùn)行性能實(shí)驗(yàn)
    7.4 光催化動(dòng)力學(xué)模型研究
        7.4.1 基于Langmuir-Hinshelwood動(dòng)力學(xué)模型
        7.4.2 反應(yīng)器的表觀動(dòng)力學(xué)模型的建立
    7.5 本章小結(jié)
結(jié)論
參考文獻(xiàn)
攻讀博士學(xué)位期間發(fā)表的論文及其它成果
致謝
個(gè)人簡(jiǎn)歷



本文編號(hào)：3747191