本文關(guān)鍵詞：基于二氧化鈦光催化材料降解廢水中有機(jī)物的研究　出處：《揚(yáng)州大學(xué)》2015年碩士論文　論文類型：學(xué)位論文

  更多相關(guān)文章： 光催化 改性納米TiO_2 C、N摻雜TiO_2 ACF/rGO/TiO_2三元復(fù)合材料 甲基肼 甲醛 染料RhB

【摘要】：隨著現(xiàn)代工業(yè)的飛速發(fā)展,環(huán)境污染控制與治理和能源危機(jī)成為人類面臨及亟待解決的重大難題,光催化氧化技術(shù)是解決上述難題的一種重要途徑。納米TiO2光催化技術(shù)由于利用新能源太陽(yáng)能、反應(yīng)條件溫和、催化反應(yīng)快、二次污染小等特點(diǎn)受到了人們的普遍關(guān)注,并被認(rèn)為是最具潛力的環(huán)境污染控制技術(shù)。但是納米TiO2光催化劑存在光催化活性和可見(jiàn)光利用率不高等問(wèn)題,提高其光催化活性及對(duì)可見(jiàn)光的利用率是當(dāng)前研究的主要內(nèi)容。此外,粉末狀的TiO2在實(shí)際應(yīng)用中不易回收。本文一方面采用溶膠-凝膠法制備具有可見(jiàn)光活性的非金屬C、N摻雜的納米TiO2光催化劑,通過(guò)非金屬元素?fù)紺、N摻雜,使TiO2禁帶寬度變窄,實(shí)現(xiàn)對(duì)可見(jiàn)光或太陽(yáng)光的有效利用,提高光催化活性。另一方面采用水熱法制備活性炭纖維/還原石墨烯/二氧化鈦(ACF/rGO/TiO2)復(fù)合材料,易于固液分離和回收再利用,充分發(fā)揮碳質(zhì)材料的吸附與TiO2光催化的協(xié)同效應(yīng),并拓寬其應(yīng)用的范圍。利用XRD、SEM、UV-Vis吸收光譜和XPS等手段對(duì)所制備的催化劑進(jìn)行表征,通過(guò)光催化降解試驗(yàn)測(cè)定催化劑的活性,主要從以下方面進(jìn)行研究：(1)本文對(duì)有毒有機(jī)物甲基肼的去除條件進(jìn)行了優(yōu)化。比較活性碳纖維物理吸附法、Fenton試劑化學(xué)氧化法和TiO2光催化法對(duì)甲基肼的降解效果,考察溶液初始pH值、反應(yīng)時(shí)間和反應(yīng)物用量等因素對(duì)甲基肼去除率的影響。結(jié)果表明：采用活性炭纖維吸附法處理含甲基肼廢水時(shí),活性炭纖維用量為3g/L-1,吸附時(shí)間40min時(shí),當(dāng)廢水pH8時(shí),吸附率迅速增大,當(dāng)廢水pH值為中性,去除率僅為30.29%,當(dāng)pH為10時(shí),去除率可達(dá)到83.50%。而采用Fenton試劑法處理含甲基肼中性廢水,反應(yīng)溫度60℃、時(shí)間30 min、FeS04-7H2O以及H2O2的濃度分別為1.8mmol·L-1和0.65mol·L-1時(shí),甲基肼去除率高達(dá)96.32%。采用TiO2紫外光催化法處理含甲基肼廢水,TiO2最佳濃度為0.6g·L-1,甲基肼去除率隨pH值的增加而逐漸增加,當(dāng)光照時(shí)間為90 min時(shí),雖然對(duì)于中性廢水去除率只有13.86%,但當(dāng)廢水pH值為10時(shí)甲基肼去除率達(dá)到95.71%。通過(guò)比較三種方法對(duì)甲基肼的去除效果,可知納米TiO2光催化技術(shù)是一種高效、環(huán)保的污染控制技術(shù)。(2)在國(guó)內(nèi)外對(duì)元素?fù)诫sTiO2光催化劑的研究現(xiàn)狀基礎(chǔ)上,本論文采用溶膠凝膠法制備了C、N共摻雜改性的納米TiO2光催化劑,并采用X-射線衍射、掃描電子顯微鏡、紫外-可見(jiàn)吸收光譜以及X-射線光電子能譜等測(cè)試手段對(duì)其結(jié)構(gòu)及物化性能進(jìn)行了表征分析。研究了C、N共摻雜型Ti02催化劑的可見(jiàn)光催化活性,并對(duì)廢水中有機(jī)物染料RhB、無(wú)色有毒甲基肼和甲醛的降解性能作了比較,分析了C、N摻雜改性Ti02有效提高可見(jiàn)光催化活性的作用機(jī)制。結(jié)果表明：所得樣品平均粒徑在50-60 nm,吸收波長(zhǎng)紅移,在可見(jiàn)光區(qū)有較好的光催化活性,并指出光催化降解過(guò)程符合吸附-光催化降解機(jī)理。(3)石墨烯具有優(yōu)良的電學(xué)、力學(xué)、熱力學(xué)等性能,吸引了越來(lái)越多的科研工作者的關(guān)注。本文采用水熱法將高吸附性能的rGO與Ti02光催化劑進(jìn)行復(fù)合,并將它負(fù)載在活性炭纖維(ACF)表面,制得ACF/rGO/TiO2復(fù)合材料,用XRD、SEM、XRD等手段對(duì)制得的復(fù)合材料進(jìn)行表征。研究ACF、ACF/rGO、ACF/rGO/TiO2對(duì)廢水中染料RhB和無(wú)色有毒有機(jī)物甲醛的吸附和光催化降解效果,分析TiO2/石墨烯復(fù)合材料的光催化促進(jìn)機(jī)理。結(jié)果表明：石墨烯與Ti02的復(fù)合材料中,由于石墨烯的引入,該復(fù)合材料不僅能夠很好地吸附有機(jī)染料,而且還拓寬了可見(jiàn)光響應(yīng)范圍,同時(shí)兩者之間的協(xié)同效應(yīng)能夠促使Ti02產(chǎn)生的光生電子轉(zhuǎn)移到石墨烯上,有效分離光生電子和空穴,從而提高Ti02光催化活性。
[Abstract]:The photocatalytic degradation of methyl hydrazine was studied by means of sol - gel method . In this paper , the photocatalytic activity of C and N - doped TiO _ 2 catalysts was studied by means of sol - gel method . The results showed that the photocatalytic degradation of TiO _ 2 catalysts was studied by means of XRD , SEM and XRD .

【學(xué)位授予單位】：揚(yáng)州大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號(hào)】：O643.36;X703

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