二氧化钛基空心微球光催化剂的制备与性能

摘要

光催化降解具有能耗低、反应条件以及反应过程温和、反应速度快、对底物无选择性，使其完全矿化生成无机的小分子等无毒物质的多项优点。因此，有关光催化领域的研究和应用在过去的几十年里得到了广泛的开展。其中，TiO2具有无毒、较高的化学惰性、光稳定性好、成本低、催化活性高等优点，ZnO具有成本低、来源广、无毒无污染的特点。但是它们的光生载流子的复合速率太快，不能高效的降解有机污染物，推广应用受到了极大地限制。本文以减小TiO2材料的光生载流子的复合速率为出发点开展工作，研究内容如下:
　　(1)采用一步溶剂热法制备了(001)晶面暴露的鸟巢状TiO2空心微球，用SEM、TEM、XRD、BET等手段对催化剂的物理结构进行表征;用EDS、XPS等手段对催化剂的化学结构进行表征;用UV-vis DRS、PL、TOC等对催化剂的光学性质进行表征。并将制备的光催化剂应用于有机染料亚甲基蓝(MB)的降解。光催化降解结果表明，溶剂热温度为180℃，煅烧温度为500℃时得到的光催化剂在光催化降解MB时表现出了最高的光催化活性。此外，光催化剂可以通过沉降或者过滤等方法很容易地回收，并可以重复性利用。
　　(2)以TiO2为基质，ZnO为改性剂，采用一步水热法制备了TiO2/ZnO复合空心微球，用SEM、XRD、BET等手段对催化剂的物理结构进行表征;用XPS等手段对催化剂的化学结构进行表征;用UV-vis DRS、PL、TOC等对催化剂的光学性质进行表征。对2，4-二硝基苯酚（2，4-DNP）进行了光催化降解实验，当催化剂用量为0.2 g/L，底物浓度为10 mg/L，光照距离为10 cm时光催化效果最好，此外所制备的复合光催化剂具有易回收、可重复利用性好的优点。

目录

声明

摘要

第1章 绪论

1．1 环境污染的现状

1．2 染料废水研究进展

1．2．1 化学法

1．2．2 物理法

1．2．3 生物处理法

1．3 酚类废水研究进展

1．4 光催化研究进展

1．4．1 TiO2体系

1．4．2 TiO2复合体系

1．5 本论文的的研究意义与内容

1．5．1 研究意义

1．5．2 研究内容

第2章 鸟巢状TiO2空心微球的制备及应用

2．1 引言

2．2 实验部分

2．2．1 试剂和设备

2．2．2 TiO2微球的制备

2．2．3 样品表征

2．2．4 光催化活性测试

2．3 结果与讨论

2．3．1 样品的物理结构表征

2．3．2 样品的化学结构表征

2．3．3 样品的光学性质表征

2．3．4 光降解机理

2．4 本章小结

第3章 TiO2／ZnO复合空心微球的制备及应用

3．1 引言

3．2 实验部分

3．2．1 试剂和设备

3．2．2 制备TiO2／ZnO复合微球

3．2．3 样品的表征

3．2．4 光催化活性测试

3．3 结果与讨论

3．3．1 对样品的物理结构的表征

3．3．2 对样品的化学结构的表征

3．3．3 对样品的光学性质的表征

3．3．4 光催化降解机理

3．4 本章小结

结论与展望

参考文献

附录A 攻读硕士期间所发表的学术论文

致谢