SBA-15分子筛负载TiO2/改性TiO2的光催化性能研究

摘要

二氧化钛(TiO2)半导体作为环境友好型光催化材料之一，因具有较好的光敏性和化学稳定性等优点，在降解有机污染物方面受到广泛研究。但TiO2也存在不足之处，如颗粒易团聚，且其自身禁带宽度大，光生电子-空穴极易复合，导致TiO2量子产率低，阻碍了TiO2的实际应用。将TiO2负载到具有较大比表面积的介孔分子筛载体上，并通过过渡金属元素掺杂对负载型二氧化钛催化剂进行改性，可以使二氧化钛高度分散，同时提高量子效率，有利于催化活性的增加。
　　本论文研究内容和实验结果如下:
　　(1)制备负载型催化剂TiO2-SBA-15，并对其进行掺杂改性。以介孔分子筛SBA-15为载体，以钛酸四丁酯为钛源，采用溶胶-凝胶法制备TiO2-SBA-15催化剂。对负载型二氧化钛催化剂进行镧、钴和铁掺杂改性，通过高温焙烧制备不同掺杂量的TiO2-SBA-15催化剂。将以上催化剂应用于光催化降解甲基橙溶液，探究钛含量、过渡金属掺杂量、甲基橙浓度以及pH值等因素对降解率的影响。
　　(2)表征载体和金属掺杂改性的负载型二氧化钛催化剂。采用FT-IR，XRD，N2吸附-脱附和TEM等表征手段对系列催化剂进行表征。结果表明:二氧化钛均匀的分散在载体分子筛SBA-15上，且经掺杂改性后的负载型催化剂仍然保持介孔特性。
　　(3)光催化结果表明:在钛酸四丁酯起始加入量为0.8mL，甲基橙浓度为10 mg/L，溶液pH=3的条件下，经过260 min，TiO2-SBA-15光催化降解甲基橙的降解率可达96％。对于三种金属掺杂改性的负载型二氧化钛催化剂，固定酞酸四丁酯加入量为0.8mL，甲基橙浓度为10mg/L，当镧的掺杂量为0.14％时，光催化效果最好，在紫外灯下照射140 min，甲基橙的降解率可达到100％。当铁和钴掺杂量都为0.035％时，光催化效果最好，经紫外灯照射200 min，甲基橙降解率分别为98％和97％。

目录

摘要

第1章 绪论

1．1 二氧化钛

1．2 介孔分子筛

1．3 TiO2光催化剂的改性方法

1．4 负载型催化剂的制备方法

1．5 研究现状

1．6 本课题研究内容及意义

第2章 TiO2-SBA-15制备、表征及光催化降解甲基橙

2．1 引言

2．2 实验试剂与仪器

2．3 催化剂TiO2-SBA-15的制备

2．4 介孔分子筛SBA-15及负载型催化剂TiO2-SBA-15的表征

2．5 TiO2-SBA-15光催化降解甲基橙

2．6 结果与讨论

2．7 本章小结

第3章 镧掺杂TiO2-SBA-15制备、表征及光催化降解甲基橙

3．1 引言

3．2 实验试剂与仪器

3．3 镧掺杂TiO2-SBA-15光催化剂的制备

3．4 镧掺杂TiO2-SBA-15的表征

3．5 镧掺杂TiO2-SBA-15光催化降解甲基橙

3．6 结果与讨论

3．7 本章小结

第4章 铁掺杂TiO2-SBA-15制备、表征及光催化降解甲基橙

4．1 引言

4．2 实验试剂和仪器

4．3 铁掺杂TiO2-SBA-15光催化剂的制备

4．4 铁掺杂TiO2-SBA-15的表征

4．5 铁掺杂TiO2-SBA-15光催化降解甲基橙

4．6 结果与讨论

4．7 本章小结

第5章 钴掺杂TiO2-SBA-15制备、表征及光催化降解甲基橙

5．1 引言

5．2 实验试剂和仪器

5．3 钴掺杂TiO2-SBA-15光催化剂的制备

5．4 钴掺杂TiO2-SBA-15的表征

5．5 钴掺杂TiO2-SBA-15光催化降解甲基橙

5．6 结果与讨论

5．7 本章小结

第6章 总结

参考文献

致谢

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