负载型纳米TiO2%2f硅藻土复合材料的制备、表征及性能研究.pdf

密级: 学校代码:10075
分类号: 学号:20090931


理学硕士学位论文


负载型纳米 TiO2/硅藻土复合材料的制
备、表征及性能研究











学位申请人: 张栋
指导教师: 丁士文教授
学位类别: 理学硕士
学科专业: 无机化学
授予单位: 河北大学
答辩日期: 二〇一二年五月
Classified Index: CODE: 10075
.: NO: 20090931

A Dissertation for the Degree of M. Engineering

The study on preparation ,
characterisation and properties of TiO2
–Diatomite posite









Candidate: Zhang Dong
Supervisor: Prof. Ding shiwen
Academic Degree Applied for: Master of Science
Specialty: anic Chemistry
University: Hebei University
Data of Oral Examination: May, 2012
摘要

I
摘要
摘要
自1972 年Honda和Fujishima报道在电极上二氧化钛(TiO2)光催化分解水的现象以
来,以纳米TiO2为代表的半导体光催化材料,因其具有良好的介电性能,催化活性和稳
[4]
定性好,价廉无毒而受到化学、材料、环境、建筑等领域的关注及研究。纳米TiO2 作
为一种光催化剂,在其尺寸小于10nm 时,因其量子效应而具备显著的光催化特性,这
种活性非常适合氧化降解有机物污染物。目前在建筑功能涂料、自清洁材料、太阳能电
池、化妆防晒品制造,医用消毒杀菌和处理生活工业废水中有广泛用处。
用于光催化剂的载体除了应具有一般催化剂载体要求的廉价、稳定、比表面积大、
材料强度高不易腐蚀之外,还需使负载于载体上的光催化剂尽可能多地被光照射激活而
发挥光催化效应。硅藻土具有优良的孔道结构,尺寸达到微米级别,其线纹小孔和壳缝
均在纳米范畴,是天然的纳米材料,硅藻土特殊的孔道结构和形态决定了其具有孔道效
应和表面荷电效应,同时具有良好的过滤、吸附、离子交换、功能载体等物理化学性能,
因而是一种很好TiO2光催化剂载体类功能性材料。制成的纳米TiO2/硅藻土复合材料,可
以广泛应用到废水处理、空气净化、抗菌和多功能建筑材料(调温、调湿、防噪音)等方
面。选择合适的制备条件和方法,以在硅藻土表面形成分散、稳定、光催化活性好TiO2
纳米颗粒,是制备TiO2/硅藻土复合材料的关键。
根据研究的内容将本论文分为以下几部分:
、合成的机制和方法,作用机制、掺杂改性、材料应用等多方面探
讨了负载型纳米 TiO2 的研究现状及进展,为实验提供了理论依据。
TiCl4 和硅藻土为原料,采用水解分步沉淀法制备了混晶纳米 TiO2 硅藻土复
合材料,考察了制备过程中不同 pH 条件以及原料用量对复合材料性能的影响,确定最
佳的 pH 值和固载量。结果表明,在 pH 值为 9 的条件下,TiO2 负载量为 %(TiO2
与硅藻土的质量比为 1:2)的复合材料对甲醛光催化降解具有最佳催化活性。并对所制
备的材料进行 SEM、TEM、XRD、IR 等一系列表征,确定所制备材料的结构。负载后
的结构表明,硅藻土的比表面积和微孔结构提高了纳米 TiO2 负载后的表面积和光催化
活性,复合后催化剂对染料的降解率明显增加。将所制备的复合材料用于降解酸性大红
3R 的实验,考察催化剂的制备过程及光催化过程中的影响因素,探讨了其光催化机理
及反应动力学。
II
摘要
TiCl4、钛酸丁酯和硅藻土为原料,用液相沉积法和溶胶凝胶法分别将纳米 TiO2
负载在硅藻土上。在 pH 值为 7-10 的范围内,采用不同 TiO2 掺杂量和不同烧结温度制
备样品,采用 SEM,XRD 对原料和复合材料的表面形貌和成分进行了表征分析,探究
了不同制备条件下对 TiO2 硅藻土复合材料的固载率和光催化活性的影响,并对样品进
行定量分析及光降解酸性红 3R 的一系列实验。试验结果表明,用液相沉积法制备复合
材料在纯度、光催化性能、回收率、产率、经济性等方面优于