氮-卤素共掺杂纳米TiO2制备及光催化性能研究-环境工程专业毕业论文.docx

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工学硕士学位论文
氮-卤素共掺杂纳米 TiO2 制备及光催化性能
研究
硕士研究生: 郑亚芳
指导教师: 夏淑梅副教授
学位级别: 工学硕士学科、专业: 环境工程
所在单位: 材料科学与化学工程学院论文提交日期: 2015 年 1 月
论文答辩日期: 2015 年 3 月学位授予单位: 哈尔滨工程大学
Classified Index: :
A Dissertation for the Degree of
Preparation and Characterization of Nitrogen
- Halogen co-doped TiO2 nanoparticles
Candidate: Zheng Yafang
Supervisor: Asso. Prof. Xia Shumei
Academic Degree Applied for: Master of Engineering
Specialty: Environmental Engineering
Date of Submission: Jan. 2015
Date of Oral Examination: Mar. 2015
University: Harbin Engineering University
哈尔滨工程大学学位论文原创性声明
本人郑重声明:本论文的所有工作,是在导师的指导下,由作者本人独立完成的。有关观点、方法、数据和文献的引用已在文中指出,并与参考文献相对应。除文中已注明引用的内容外,本论文不包含任何其他个人或集体已经公开发表的作品成果。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体,均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律结果由本人承担。
作者(签字):
日期: 年 月 日
哈尔滨工程大学学位论文授权使用声明
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作者(签字): 导师(签字): 日期: 年 月 日年 月 日
摘 要
近年来,环境污染日益严重,人们研究了各种方法用于处理环境污染物。随着研究的日益广泛和逐渐深入,各种新型处理方法被发掘。其中光催化处理技术由于其处理成本较低、对污染物降解彻底且无二次污染等特点,被人们广泛研究。高效光催化剂的制备一直是研究的重点。在各类光催化剂中,二氧化钛被研究的最为广泛,但由于其所需带隙跃迁能较高,为 eV,仅能利用自然光中的紫外光,而对占自然光主体部分的可见光无法有效利用,因此,如何有效的提高二氧化钛对可见光的利用率成为了研究重点。
本文采用溶胶凝胶法将氮、卤族元素共掺杂进入二氧化钛,发现共掺杂可以有效提高二氧化钛的光催化活性。此次研究所降解的目标物为亚甲基蓝,以其去除率表示光催化剂的活性。通过实验确定了光催化剂的最佳的煅烧温度及掺杂比例;并通过考察投加量及溶液的 pH 值,确定光催化剂的最佳使用条件。结果显示,紫外光下,氮氟掺杂光催化剂在煅烧温度为 800℃,掺杂量 N, F:Ti=,投加量为 g/L 时,对亚甲基蓝的 2 h 光催化降解去除率为 %;氮氯掺杂光催化剂在煅烧温度为 700℃,掺杂量 N, Cl:Ti=,投加量为 g/L 时,对亚甲基蓝的的 4 h 光催化降解去除率为 %;氮溴掺杂光催化剂在煅烧温度为 600℃,掺杂量 N, Br:Ti=,投加量为 g/L 时,对亚甲基蓝的 4 h 光催化降解去除率为 %;氮碘掺杂光催化剂在煅烧温度为 600℃,掺
杂量 N, I:Ti=,投加量为 g/L 时,对亚甲基蓝的 4 h 光催化降解去除率为 %。而可见光下,氮氟掺杂光催化剂在煅烧温度为 700℃,掺杂量 N, F:Ti= 时,投加量为 g/L 时,对亚甲基蓝的的 4 h 光催化降解去除率为 %;氮氯、氮溴、氮碘掺杂光催化剂对亚甲基蓝 4h 最高光催化去除效率分别为 %、%、%。
另外,通过对 XRD、SE