纳米二氧化钛制备、改性及光催化性能地研究.pdf

摘要 I 摘要随着全球环境污染和能源危机的出现,人们迫切要求开发高效低能耗、高环保的功能材料。由于纳米 TiO 2 有活性高、无毒、氧化能力强、稳定性好等优点,它成为最受欢迎的环境友好型催化剂之一。在二氧化钛的制备过程中存在原料成本高、易引入其它杂质离子、后期分离回收困难等缺陷,且二氧化钛光催化剂太阳能利用效率低,论文针对这几个问题对二氧化钛进行了制备、改性及光催化性能研究。全文共分为五章: 第一章,概述了纳米二氧化钛的结构与性能、光催化技术及负载类型,简述了凹凸棒土的结构、特性及在环保方面的应用,并阐明了本课题的研究目的及意义。第二章,以价格低廉的 TiOSO 4 为原料,无机碱 Ca(OH) 2 为沉淀剂,通过严格控制工艺条件,制备了 CaSO 4/TiO 2 复合粉体。在紫外灯照射下对活性大红进行降解实验, 首次发现所制备的粉体无论从节能方面还是从环保方面均是一个优良的催化剂。第三章,以凹凸棒土作载体, TiOSO 4 为钛源,采用超声分散- 再沉淀法制备了凹凸棒土/TiO 2 复合材料,并用 XRD 、FT-IR 、 EDS 、 TEM 手段对样品进行表征。以催化降解活性大红考察其光催化性能,研究了催化剂的不同配比、煅烧温度等对粉体性能的影响,并比较了复合材料和纯 TiO 2、凹凸棒土的光催化活性。结果表明:凹凸棒土作为纳米 TiO 2 的载体,不仅可以实现 TiO 2 固载,而且可提高光催化降解效率、降低废水处理成本。第四章,以凹凸棒土作载体,硫酸氧钛、硫酸锌及碳酸铵为原料,采用化学沉淀法制备凹凸棒土/ZnO-TiO 2纳米复合材料,并用 XRD 、FT-IR 、 EDS 、 SEM 、 TEM 、UV-Vis 对样品进行表征。以其对活性大红的降解效果作为评价光催化性能的标准,对制备条件进行了优化。结果表明:凹凸棒土与 TiO 2 的质量比为 1 : 4 、TiO 2 与 ZnO 的摩尔比为 10 : 1 、煅烧温度为 450 ℃下制备的复合材料光催化降解活性大红的效果最佳;与凹凸棒土/TiO 2 及凹凸棒土/ZnO 相比,复合材料具有良好的可见光光催化性能。第五章,结论。关键词纳米二氧化钛光催化硫酸氧钛硫酸钙凹凸棒土氧化锌 Abstract II Abstract As the global environmental pollution and the energy crisis appearing, the requirement of low energy consumption and high environmental pr otection function materials is more urgent. Due to the high activity, non-t oxic, strong oxidation ability and good stability of TiO 2, it has e one of the most popular environmentally -friendly catalysts. There are many problems in the preparation of TiO 2 such as the high cost of raw mate rials, easy introduction of other impurity ions, difficulties in separation and r ecycling, low solar energy utilization of TiO 2 photocatalyst. This paper has done the preparat ion, modification and photocatalytic properties of the nanometer titanium dioxide for these problems. The paper consists of five parts: In the first chapter, the structures, propertie s, photocatalytic technology and load type of nanometer titanium dioxide were reviewed, as well as the studies of attapulgite in environmental protection. The purpose and signif icance in this paper were also summarized. In the second cha