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TiO_2光电催化降解有机污染物及其带电子行为研究

作　者: 曾凡银
导　师: 李明玉
学　校: 暨南大学
专　业: 环境工程
关键词: TiO2 光电催化间接氧化亚甲基蓝
分类号: X703
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
下　载: 115次
引　用: 3次
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内容摘要

由于光电催化能有效使光生电子-空穴对分离,引起了人们的广泛关注。目前,在光电催化的研究中,人们在TiO2阳极氧化有机污染物方面做了大量的研究,而对光生电子还原氧气,利用生成的活性氧来降解有机污染物的研究较少。此外,光生电子在TiO2催化剂表面还原氧气所起的间接氧化作用并没有被证实。为了进一步提高光催化效率和研究光生电子还原氧气的行为,本文主要做了以下研究：用循环伏安法和循环方波伏安法分析了O2和H+在TiO2/Ti电极的还原反应。从循环伏安图和循环方波伏安图中,可以清晰地看到两对氧化还原峰。分析结果表明：在酸性条件下,在第一个还原峰电位处,主要是H+参与了反应。在碱性条件下主要是O2参与反应：在第二个还原峰电位处,在酸性条件下主要发生的是H+被还原生成氢气的反应,而在碱性条件下发生的主要反应是Ti4+的还原反应。对H+在TiO2/Ti发生的还原反应的类型的研究结果表明：在酸性条件下,两个还原峰处发生的H+的还原反应都受扩散控制。此外,还利用稳态伏安法研究了H2O2在TiO2/Ti的还原反应,研究结果表明：过氧化氢可以在TiO2/Ti电极发生单电子的还原反应,生成具有强氧化性的羟基自由基·OH。以两个TiO2/Ti电极分别为光电催化反应器的阴极和阳极,构建了新型的“TiO2/Ti双极氧化”光电催化反应体系,并以业甲基蓝为降解目标物,进行了催化氧化降解实验。对亚甲基蓝的降解结果表明,TiO2导带电子可以还原溶解氧生成的具有强氧化性的活性物质,能够有效降解亚甲基蓝,且TiO2/Ti阴极对有机物的降解效果好于以石墨作为阴极时对亚甲基蓝的降解。亚甲基蓝在TiO2/Ti阴极上被间接氧化,其降解效果与其在TiO2/Ti光阳极上的光电催化降解效果相当。本研究表明,在新型“TiO2/Ti双极氧化”光电催化系统中,除TiO2/Ti光阳极对亚甲基蓝进行直接的光催化降解外,TiO2/Ti阴极也对亚甲基蓝进行了间接氧化降解。此外,TiO2导带电子还原溶解氧生成具有强化性的活性物质也得以证实。

全文目录

摘要  4-5
ABSTRACT  5-8
第一章绪论  8-20
  1.1 废水处理的高级氧化工艺  8-14
  1.2 光催化氧化技术  14-16
  1.3 光电催化氧化法技术  16-18
  1.4 论文研究的内容、意义和创新点  18-20
第二章实验装置和分析方法  20-24
  2.1 实验装置  20-21
  2.2 主要仪器和试剂  21-22
  2.3 离子交换膜的选择和准备  22-23
  2.4 分析测试方法  23-24
第三章电极的制备和表征  24-28
  3.1 概述  24
  3.2 TiO_2/Ti电极的制备方法  24-25
  3.3 TiO_2电极的表征  25-27
  3.4 本章小结  27-28
第四章 TiO_2导带电子行为研究  28-39
  4.1 概述  28
  4.2 实验方法  28
  4.3 结果与讨论  28-38
  4.4 本章小结  38-39
第五章 TiO_2/Ti电极电化学还原氧化的研究  39-52
  5.1 概述  39-40
  5.2 实验方法  40
  5.3 实验原理  40-41
  5.4 结果与讨论  41-51
  5.5 本章小结  51-52
第六章不同类型电极电化学还原氧化的研究  52-57
  6.1 概述  52-53
  6.2 实验方法  53
  6.3 结果与讨论  53-56
  6.4 本章小结  56-57
第七章结论与建议  57-59
  7.1 结论  57-58
  7.2 建议  58-59
参考文献  59-65
攻读硕士学位期间发表的论文  65-66
致谢  66

TiO_2光电催化降解有机污染物及其带电子行为研究

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