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碘掺杂TiO2催化剂的改性及其对邻氯苯酚的降解研究

作　者: 王成
导　师: 宋爽；何志桥
学　校: 浙江工业大学
专　业: 环境科学
关键词: TiO2 镓 SnO2 光催化 邻氯苯酚 可见光
分类号: O643.32
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
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内容摘要


制备和表征了改性后的碘掺杂TiO2（I-TiO2）可见光催化剂,采用X射线衍射（XRD）、比表面积测试（BET）、透射电子显微镜（TEM）、X射线光电子能谱（XPS）、紫外-可见吸收光谱（UV-vis）等表征手段,研究催化剂的物理化学性质与光催化活性之间的关系。选择邻氯苯酚（2-CP）作为目标污染物,考察了改性后催化剂的光催化降解性能。I-TiO2经过镓修饰后得到光催化剂（Ga,I-TiO2）。表征结果显示,当镓的掺杂量小于0.5 mol%时,镓能够进入TiO2晶格。掺杂量进一步增加后,多余的镓就会因无法进入晶格而聚集在TiO2表面。Ga,I-TiO2催化剂的可见光和紫外可见光催化实验结果表明,镓的掺杂量（Ga/Ti）范围为0.1-1 mol%,煅烧温度范围为400-600 oC时,0.5 mol%的掺杂量和400 oC煅烧温度是最优条件。镓掺杂后可导致催化剂产生氧空位,而氧空位能够抑制光生电子–空穴对的复合,从而提高了光催化剂对2-CP降解的催化活性。此外,在可见光辐照下,研究了I-TiO2与二氧化锡（SnO2）复合光催化剂（SIT）对2-CP的降解性能。系统地研究了SnO2掺入量及煅烧温度等制备条件对催化降解效率的影响。SnO2和I-TiO2之间存在协同效应,两者的复合增强了可见光下催化剂捕获光子的效率,因此表现出较高的光催化活性。各种自由基捕获剂的引入及鼓氮气对催化结果的影响,证明2-CP的降解是由光生空穴直接氧化造成的。

全文目录


摘要  4-6
ABSTRACT  6-10
符号说明  10-11
第一章 文献综述  11-27
  1.1 TiO_2 光催化处理技术  11-12
  1.2 光催化反应机理  12-15
  1.3 TiO_2 光催化剂化学改性  15-23
    1.3.1 金属掺杂改性  16-18
    1.3.2 非金属掺杂改性  18-19
    1.3.3 半导体复合改性  19-20
    1.3.4 光敏化  20-22
    1.3.5 共掺杂  22-23
    1.3.6 其他改性方法  23
  1.4 影响TiO_2 光催化活性的因素  23-25
    1.4.1 晶体结构  23-24
    1.4.2 晶粒尺寸  24-25
    1.4.3 TiO_2 表面特性  25
  1.5 本论文研究目的、研究内容及特色  25-27
第二章 实验与分析  27-34
  2.1 实验材料与设备  27-28
    2.1.1 实验药品  27-28
    2.1.2 实验材料与设备  28
  2.2 实验装置  28-30
  2.3 可见光催化剂的制备与表征方法  30-32
    2.3.1 I-TiO_2 的制备  30-31
    2.3.2 Ga,I-TiO_2 的制备  31
    2.3.3 SIT 的制备  31
    2.3.4 光催化剂的表征方法  31-32
  2.4 实验过程  32-33
    2.4.1 Ga,I-TiO_2 光催化降解邻氯苯酚  32
    2.4.2 SIT 光催化降解邻氯苯酚  32-33
  2.5 样品及产物测定方法  33-34
第三章 实验结果与讨论  34-56
  3.1 Ga,I-TiO_2 光催化剂性质及其降解2-CP 的研究  34-43
    3.1.1 Ga,I-TiO_2 晶型结构  34-36
    3.1.2 UV-vis 测试  36-37
    3.1.3 XPS 分析  37-38
    3.1.4 BET 测试及形貌分析  38-39
    3.1.5 光催化活性测试  39-41
    3.1.6 小结  41-43
  3.2 SIT 光催化剂性质及其降解2-CP 的研究  43-56
    3.2.1 XRD 分析  43-44
    3.2.2 BET 测试  44-45
    3.2.3 TEM 形貌分析  45-46
    3.2.4 UV-vis 分析  46-47
    3.2.5 XPS 研究  47-48
    3.2.6 光催化性能测试  48-51
    3.2.7 光催化反应机理研究  51-54
    3.2.8 小结  54-56
第四章 结论与建议  56-58
  4.1 结论  56
  4.2 建议  56-58
参考文献  58-68
致谢  68-69
攻读硕士学位期间发表的学术论文  69

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中图分类: > 数理科学和化学 > 化学 > 物理化学（理论化学）、化学物理学 > 化学动力学、催化作用 > 催化 > 催化反应
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