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负载型共掺杂TiO2光催化剂的制备与研究

作　者: 陈鹏
导　师: 卿宁
学　校: 五邑大学
专　业: 应用化学
关键词: 掺杂 负载二氧化钛 光催化
分类号: O643.36
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
下　载: 38次
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内容摘要


本文围绕拓宽TiO2的光响应范围和实现催化剂的重复利用的两个目标,采用溶剂-凝胶法制备了钴、氮共掺杂的TiO2,并进行负载化考察样品的光催化性能。采用XRD、SEM、UV-Vis等仪器对产品进行了表征,主要研究成果如下：1.溶胶-凝胶法制备了Co、N共掺杂的TiO2,并以沸石(AZ)为载体制备了负载型催化剂(Co/N/TiO2-Az)考查了制备和反应条件对光催化性能的影响。结果表明,Co、N掺杂改性TiO2均匀地覆盖在沸石表面,且具有单一的锐钛矿型结构；Co、N的共掺杂发挥了二者的协同效应,使样品对光的吸收范围拓展到可见光区,而沸石的引入也进一步提高了催化剂的光催化性能。2.以空心微珠(Beads)为载体,溶胶-凝胶法制备了Co/N/TiO2-Beads负载型复合催化剂,考查了其光催化性能。结果表明,负载型光催化剂Co/N/TiO2-Beads具有较高的比表面积,共掺杂拓展了其可见光响应范围,重复利用效果较好。3.两种负载型催化剂重复利用实验表明,以沸石为载体的复合催化剂的光催化效果略好,而以空心微珠为载体的复合催化剂重复利用率较高。不同体系对比实验表明,负载型催化剂降解效果整体优于相应的粉体催化剂,这主要是由于负载型催化剂中掺杂TiO2的光催化功能与载体吸附功能的协同作用。

全文目录


摘要  4-5
Abstract  5-9
第一章 绪论  9-21
  1.1 前言  9
  1.2 TiO_2光催化反应机理  9-11
  1.3 掺杂改性TiO_2的研究现状  11-16
    1.3.1 非金属掺杂的研究现状  11-13
    1.3.2 金属掺杂的研究现状  13-15
    1.3.3 共掺杂的研究现状  15-16
  1.4 负载型TiO_2光催化剂的研究现状  16-18
  1.5 光催化剂负载化的方法  18-19
  1.6 学术构想与思路、主要研究内容及创新点  19-21
    1.6.1 课题的学术构想与思路、主要研究内容  19
    1.6.2 创新点  19-21
第二章 实验与分析  21-29
  2.1 实验材料  21-22
    2.1.1 主要实验药品  21-22
    2.1.2 主要实验仪器  22
  2.2 掺杂及负载光催化剂的制备  22-24
    2.2.1 掺杂TiO_2溶胶的制备  22-23
    2.2.2 负载型催化剂的制备  23-24
  2.3 光催化剂的结构与性能表征  24-29
    2.3.1 X射线衍射仪(XRD)  24
    2.3.2 扫描电镜(SEM)  24
    2.3.3 紫外-可见吸收光谱仪(UV-Vis-DRS)  24-25
    2.3.4 复合催化剂TiO_2负载量的测定  25
    2.3.5 光催化活性实验  25-29
第三章 沸石负载钴、氮共掺杂TiO_2催化剂的研究  29-45
  3.1 负载型光催化剂的制备和光催化活性实验  29-31
    3.1.1 选择沸石载体的依据  29-30
    3.1.2 载体的预处理  30
    3.1.3 溶胶的制备  30-31
    3.1.4 负载型催化剂的制备  31
    3.1.5 催化剂活性实验  31
  3.2 不同制备条件下催化剂的性能  31-35
    3.2.1 锻烧温度  31-32
    3.2.2 氮的掺杂量  32-33
    3.2.3 钴的掺杂量  33-34
    3.2.4 负载次数  34-35
  3.3 反应条件对光催化性能的影响  35-37
    3.3.1 pH值的影响  35-36
    3.3.2 催化剂投加量的影响  36-37
  3.4 催化剂的表征  37-41
    3.4.1 XRD表征  37-39
    3.4.2 UV-Vis-DRS表征  39-40
    3.4.3 SEM表征  40-41
    3.4.4 负载量的测定  41
  3.5 对比实验  41-43
  3.6 重复利用实验  43-44
  3.7 本章小结  44-45
第四章 空心微珠负载钴、氮共掺杂TiO_2催化剂的研究  45-56
  4.1 实验部分  45-46
    4.1.1 空心微珠的预处理  45-46
    4.1.2 负载型催化剂的制备  46
    4.1.3 催化剂活性实验  46
  4.2 实验结果  46-49
    4.2.1 煅烧温度的影响  46-47
    4.2.2 负载次数的影响  47-48
    4.2.3 催化剂投加量的影响  48-49
  4.3 催化剂的表征  49-50
    4.3.1 XRD表征  49-50
    4.3.2 SEM表征  50
  4.4 对比实验和重复利用实验  50-53
    4.4.1 空心微珠负载Co/N/TiO_2催化剂前后的性能比较  50-51
    4.4.2 复合催化剂的重复利用实验  51-53
  4.5 两种负载型催化剂的对比  53-54
    4.5.1 沸石负载型光催化剂(Co/N/TiO_2-AZ)  53
    4.5.2 空心微珠负载型光催化剂(Co/N/TiO_2-Beads)  53-54
  4.6 本章小结  54-56
第五章 结论和建议  56-60
  5.1 结论  56-58
    5.1.1 沸石负载钴、氮共掺杂TiO_2催化剂的性能研究  56-57
    5.1.2 空心微珠负载钴、氮共掺杂TiO_2催化剂的性能研究  57-58
  5.2 建议  58-60
参考文献  60-66
攻读学位期间发表的学术论文  66-67
致谢  67

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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 > 催化剂
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