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TiO_2阳光下光催化氧化降解染料的研究

作　者: 丰敏
导　师: 陈集；诸林
学　校: 西南石油学院
专　业: 化学工艺
关键词: 二氧化钛半导体光催化剂光催化氧化激发光生载流子电子转移体
分类号: X788
类　型: 硕士论文
年　份: 2002年
下　载: 294次
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内容摘要

半导体光催化氧化技术是一种新的废水处理技术，TiO₂是最常用的光催化剂，但由于对自然光响应波长范围窄，光生载流子复合过快而催化活性不高。通过各种改性方法，有可能提高催化剂活性。本文采用sol-gel（溶胶-凝胶法）制备光催化剂，同时利用复合半导体，贵金属沉积，过渡金属离子修饰，SO₄^2-修饰，膨润土负载等改性方法，制备出一种在阳光下有较高活性的催化剂，即SO₄^2-修饰的负载于膨润土载体的TiO₂颗粒光催化剂。在H₂O₂作为电子转移体的条件下，此催化剂在阳光下15-20min即可将10mg／l的甲基橙降解至五色，降解率达80％-90％。对于100mg／l的工业染料直接黑L-N和直接铜盐蓝BR，20min后，深色的染料溶液即可变至澄清，仅稍带很淡颜色；COD的去除可达50％-60％；延长反应时间，COD的去除率可达90％以上。同时，通过催化剂在不同光源及不同电子转移体下的降解效果，得出在光催化氧化过程中的两点新认识：①阳光能够作为光催化氧化的光源，即在短时间内，阳光可激发足够的载流子用于有机污染物的降解；②引起载流子大量复合的一个很大原因是由于催化剂表面没有有效的电子转移体转移电子，而不仅是催化剂本身结构引起的复合，即大量的光生载流子能分别到达催化剂表面，光催化氧化持续，快速发生的关键在于催化剂表面是否有电子受体能及时有效转移电子。

全文目录

中文摘要  4-5
英文摘要  5-7
前言  7-11
第一章概述  11-18
  1．1 半导体光催化氧化的简要介绍  11-12
  1．2 半导体光催化氧化的基本机理  12-13
  1．3 常用的半导体光催化剂及其特点  13
  1．4 TiO_2光催化剂的基本性能及其结构对光催化活性的影响  13-15
  1．5 TiO_2光催化剂光催化氧化过程的详细分析  15-18
第二章 TiO_2光催化剂的应用研究  18-26
  2．1 染料工业废水的处理难点及光催化氧化降解染料的研究  18-20
  2．2 TiO_2光催化剂的应用局限及提高催化剂活性的方法  20-24
  2．3 本毕业论文的目标及思路  24-26
第三章实验方法的确定  26-32
  3．1 载体膨润土的预处理  26
  3．2 溶胶-凝胶法制备TiO_2粒子光催化剂  26-28
  3．3 催化剂活性检测方式的确定  28-29
  3．4 光催化反应体系的确定及反应器的设计  29-31
  3．5 主要实验仪器及药品  31-32
第四章初期催化剂制备实验内容  32-48
  4．1 制备含W的复合半导体光催化剂WO_3／TiO_2  32-34
  4．2 制备掺杂过渡金属离子及负载于膨润土的光催化剂  34-37
  4．3 制备贵金属修饰及负载于膨润土的光催化剂  37-39
  4．4 制备SO_4~（2-）修饰的光催化剂SO_4~（2-）／TiO_2  39-42
  4．5 荧光汞灯作为光源时各催化剂的光催化活性  42-44
  4．6 荧光汞灯下各催化剂在调pH和加H_2O_2时氧化降解效果  44-48
第五章 H_2O_2作为电子转移体时催化剂制备条件的确定  48-60
  5．1 H_2O_2对荧光汞灯下光催化氧化反应的影响  48-49
  5．2 正交实验确定SO_4~（2-）／TiO_2光催化剂的制备条件  49-54
  5．3 实验现象分析  54-55
  5．4 O_2和H_2O_2作为电子转移体的不同效果及其可能原因  55-60
第六章阳光下实际染料的光催化氧化降解  60-65
  6．1 工业染料直接黑L-N和直接铜蓝盐BR的性质  60-61
  6．2 用于阳光下降解染料的SO_4~（2-）／TiO_2光催化剂的制备  61
  6．3 催化剂的活性检测方法  61
  6．4 阳光下工业染料降解的实验结果及讨论  61-65
第七章结论  65-67
  7．1 实验结论  65
  7．2 对光催化氧化过程的两点认识  65-67
参考文献  67-71
致谢  71

TiO_2阳光下光催化氧化降解染料的研究

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