纳米tio2膜的制备及光催化降解甲基橙的研究论文.pdf

四川大学
硕士学位论文
纳米TiO<,2>膜的制备及光催化降解甲基橙的研究
姓名:刘丽秀
申请学位级别:硕士
专业:环境工程
指导教师:储伟
20060601
,引入过渡元素勐会对∧せ钚圆飨缘专业:环境工程研究生:刘丽秀指导教师:储伟淌光催化降解有机污染物是一种新型的环境治理技术,,因此固载化的爵薄膜作为绿色环保材料可望在空气净化、废水处理,抗菌除菌、除污防雾、,以钛酸丁酯为钛源,无水乙醇为溶剂,,以及含底膜的薄膜。实验结果表明,制备最佳的∧さ墓ひ仗跫#罕荷瘴露℃,焙烧时间げ闶。当用稀硝酸对薄膜进行后处理或在载体上预镀底膜,其光催化活性明显提高。然后制备了含的复合薄膜,并制备了稀土元素、。结果表明,掺杂的薄膜与未掺杂的薄膜相比,其光催化活性提高了%;对于稀土金属离子掺杂的复合薄膜,采用非均匀方式掺杂效果明显优于均匀方式掺杂,且、均有各自的最佳掺杂量,分别为%,此时其光催化活性分别提高了%、%.分别以水为溶剂,为络合剂制备含的水溶胶,并通过在水溶不利影响;负载的∧さ幕钚运媸褂么问脑黾硬⑽廾飨缘慕档停偕性能好;
当选择比表面较大的硅胶为载体时,∧ぃ⑼ü齒、等技术,对该催化剂的形貌进行表征。结果表明,银掺杂改性的./硅胶催化剂,其催化性能比未掺杂的光催化性能显著提高,前者比后者提高了叮耸弊罴巡粢为ィ籜分析表明该催化剂中的为锐钛矿与金红石的混合物,表明银的掺杂会促进木妥1洹以偶氮染料甲基橙的光催化降解反应为模型反应,考察了不同制备条件下的薄膜对甲基橙水溶液的催化降解性能。结果表明,酸性和碱性条件下甲基橙水溶液均可得到较好的降解效果,,反应速率显著提高;不同初始浓度的甲基橙溶液的降解符合一级反应动力学特征。关键词:薄膜金属离子掺杂贵金属沉积光催化活性甲基橙四川大学硕士论文Ⅱ
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第挛南鬃凼引言獯呋到庥谢锏幕年,日本学者虷【渴状卧贜又旧戏⒈砹斯于电极上光分解水生成和的论文,接着萚又发现在近紫外光照射下纳米可使水中难生化降解的有机化合物多氯联苯实现完全脱氯,,随着生态环境问题的臼益严峻,大气、水体污染的不断加剧,环境污染的治理成为人类社会面临和亟待解决的重大课题。在众多环境治理技术中,以半导体4呋恋亩嘞喙獯呋际酰捎谟型梢灾苯永锰艄庾为光源来激活催化剂以及在室温下能深度矿化有机污染物等独特性能,因而成为一种较理想的环境污染治理技术。半导体光催化剂虽然因其化学稳定性高、耐光腐蚀、无毒、具有较大的禁带宽度、光催化反应驱动力大、光催化活性高等优点,但由于纳米粉末的强极性,在极性介质中易凝聚而失活,影响其优异性能的发挥,且反应结束后催化剂难以分离、回收、再生与再利用。正因为粉末态光催化剂一经使用,必须经过滤、离心、絮凝等方法才能将其从本体溶液分离回收,过程繁琐,实际上这已成为以等为基础的光催化技术广泛应用的关键问题之一,因而固定化光催化剂的制备近年来一直受到人们的关注。光催化氧化法是以桶氲继宓哪艽砺畚; 0氲继寰哂刑厥的电子结构,这种结构由一个低能满价带,鸵桓龈吣芸盏,幢碚鳎鄞偷即浯嬖诮5庇媚芰康扔诨大于禁带宽度的光照射半导体时,价带上的电子患し⒃厩ㄖ恋即鳦变成激发态电子诩鄞狭粝铝讼嘤Φ目昭╤斯馍缱樱昭对。在电场作用下,激发态的导带电子、价带空穴可以有三种去向:①一部分在迁移过程中进行体相复合,产生热量。②一部分迁移到外表面,构成表面复合,产生热量。③另外还有一部分电子与空穴发生分离,从半导体的导带、价带迁移至半导体,吸附物界面,被吸附物俘获,空穴与水、带四川大学硕士论文
表面的有机污染物降解为、!、矿等,把无机污染物电子与溶解氧反应,分别产生羟基自由基·和氧自由基·等,从而引发自由基链反应。由于·和·等都具有强氧化性,;∞此外,对于光敏化物质如染料等可吸收可见光化合物,因其光敏化作用可以激发光催化活性,因而还存在由可见光激发而降解的另一条途径涸诳杉獾恼丈湎拢玖匣衔镂展庾有纬杉し⒌ブ靥’蚣发三重态,激发态的染料分子能够向