KIT-6分子筛负载TiO2光催化剂的制备及其催化性能的研究

摘要

本论文研究了TiO2/KIT-6，Fe掺杂的TiO2/KIT-6复合催化剂的制备和表征，并以TiO2/KIT-6为催化剂，光催化氧化苯甲醇合成苯甲醛。
　　TiO2负载于有序介孔材料KIT-6上，提高了TiO2的表面积，增大了反应物与催化剂的接触面积，从而达到快速降解的目的。Fe-TiO2/KIT-6掺杂金属元素，即利用掺杂提供了载流子，阻止了电子和空穴的复合提高了光催化性能，又结合有序介孔材料，提高反应物的接触面积，从两方面提高催化活性。研究了TiO2/KIT-6光催化氧化苯甲醇合成苯甲醛，此路线为生产苯甲醇的新工艺，无污染且节省能源，并对影响光催化氧化苯甲醇的实验条件进行了探究。
　　首先，通过溶胶-凝胶法制备出不同焙烧温度，不同含量的TiO2/KIT-6催化剂，并用XRD，N2物理吸附，TEM，FT-IR进行表征。结果表明:复合催化剂中TiO2的晶型为锐钛矿相，复合催化剂的比表面积和孔体积随其中TiO2负载量的增加而减小，TiO2的平均粒径随其负载量的增加而增大。以罗丹明B为降解物进行降解实验。结果表明:罗丹明B的光催化降解反应遵循一级反应动力学，550℃C煅烧条件下制备的30％TiO2/KIT-6的催化活性最高。0.01g的催化剂对70mL的浓度为20mg/L的罗丹明B在25min的降解率达到94.5％。
　　其次，采用沉积沉淀法，制备了不同含量的Fe掺杂的TiO2/KIT-6复合催化剂，通过XRD，N2物理吸附等手段进行表征，以罗丹明B为降解物进行降解实验。结果表明:随Fe掺量的增加其对罗丹明B的光催化活性是先增大后减小的。含量1.0％(相对TiO2/KIT-6)的Fe-TiO2/KIT-6的光催化效果最好。0.01g的催化剂对90mL的浓度为20mg/L的罗丹明B在25min的降解率达到97.6％。
　　最后，用不同含量的TiO2/KIT-6为催化剂，光催化氧化苯甲醇。考察了氧气流速、不同溶剂、不同光照时间、不同负载量的催化剂对苯甲醛产量的影响，实验结果表明:用纯的TiO2和40％TiO2/KIT-6，在氧气流速为25mL/min，反应时长为7h，在乙腈溶液中的转化率分别为23.1％，43.9％，苯甲醛的选择性分别为42.8％，98.2％。TiO2负载KIT-6后反应物的选择性和转化率有很大程度的提高。

目录

摘要

第一章 文献综述

1．1 光催化技术研究概括

1．1．1 光催化反应机理

1．1．2 光催化剂的性质

1．1．3 二氧化钛光催化技术存在的问题

1．1．4 二氧化钛光催化剂的改性

1．2 介孔材料概述

1．2．1 介孔材料的定义

1．2．2 介孔材料的分类

1．2．3 介孔硅基分子筛的合成

1．3 负载型TiO2的研究

1．3．1 离子掺杂的活性炭负载TiO2的研究

1．3．2 介孔材料负载TiO2的研究

1．3．3 负载型TiO2的制备方法

1．4 论文的研究意义和内容

参考文献

第二章 TiO2／KIT-6催化剂的制备及催化性能的研究

引言

2．1．实验部分

2．1．1 试剂与仪器

2．1．2 催化剂的制备

2．1．3 催化剂的表征

2．1．4 光催化降解性能测试

2．2 结果与讨论

2．2．1 TiO2／KIT-6的XRD

2．2．2 样品形貌(TEM)

2．2．3 N2物理吸附和比表面积(BET)

2．2．4 FT-IR分析

2．2．5 光催化活性的评价结果

2．2．6 重复使用率的测定

2．3 小结

参考文献

第三章 Fe-TiO2／KIT-6催化剂的制备及催化性能的研究

引言

3．1．实验部分

3．1．1 试剂与仪器

3．1．2 催化剂的制备

3．1．3 催化剂的表征

3．1．4 光催化降解性能测试

3．2．结果与讨论

3．2．1 Fe-TiO2／KIT-6的XRD

3．2．2 N2物理吸附和比表面积(BET)

3．2．3．光催化活性的评价结果

3．3 小结

参考文献

第四章 TiO2／KIT-6催化氧化苯甲醇合成苯甲醛

引言

4．1．实验部分

4．1．1 试剂与仪器

4．1．2 催化剂的制备

4．1．3 苯甲醇的氧化实验

4．1．4 苯甲醇的反应原理

4．1．5 反应产物的分析

4．2 结果与讨论

4．2．1 光催化合成苯甲醛的反应优化

4．3 小结

参考文献

第五章 论文总结与展望

5．1 论文工作成果

5．2 论文的创新之处

5．3 展望

致谢

作者简介与硕士期间发表的论文

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