核壳结构TiO2/SiO2/Fe3O4纳米颗粒的制备表征及其污水处理的研究

摘要

近年来，采用纳米TiO2作为光催化剂进行氧化降解的研究很多，制约其发展的关键问题是纳米TiO2回收困难。本论文研究的重点是制备便于回收、可重复利用的纳米粒子，并使其具有较高的光催化活性。
　　基于此，我们以纳米Fe3O4为核，在接近超顺磁性的Fe3O4上包覆TiO2,这样就可以通过磁分离技术回收该磁载光催化剂，从而有效地解决单分散纳米TiO2回收困难的问题。但是，研究表明Fe3O4的加入会在一定程度上影响TiO2对光的吸收从而直接影响到其催化活性。由于SiO2具有阻止粒子团聚、生物相容性好、以及稳定性非常好等特点，我们引入SiO2作为中间层。本论文以纳米Fe3O4为核心,制备TiO2/SiO2/Fe3O4复合光催化剂，该复合光催化剂为双层包覆结构，SiO2为中间层，最外层是具有光催化能力的锐钛矿型结构的TiO2。
　　本论文采用高温碳还原法制备Fe3O4磁核，并通过多次实验验证了方法的可重复性。本实验还利用溶胶-凝胶法分别制备出SiO2/Fe3O4和TiO2/SiO2/Fe3O4颗粒。利用透射电子显微镜（TEM）、X-射线衍射仪（XRD）、震动样品磁强计（VSM）以及比表面积测试仪（BET），紫外-可见吸收光谱仪对颗粒进行表征。通过表征结果确定了制备Fe3O4、SiO2/Fe3O4以及TiO2/SiO2/Fe3O4颗粒的最优制备方法。通过紫外光和可见光下光催化降解甲基橙、亚甲基蓝溶液确定颗粒在紫外光以及可见光下的光催化性能。另外我们还对颗粒的可回收性进行了研究，结果说明TiO2/SiO2/Fe3O4颗粒具有很好的可回收性。

目录

封面

声明

中文摘要

英文摘要

目录

第一章 绪论

1.1 课题研究背景与意义

1.2磁载核壳结构TiO2光催化剂国内外研究进展

1.3本论文研究工作

第二章 磁核Fe3O4颗粒的制备与表征

2.1 引言

2.2 磁核Fe3O4颗粒的制备

2.3磁核Fe3O4颗粒的表征

2.4实验的可重复性验证

2.5 本章小结

第三章 SiO2/Fe3O4颗粒的制备与表征

3.1 引言

3.2 SiO2/Fe3O4颗粒的制备

3.3 SiO2-Fe3O4颗粒的表征

3.4 本章小结

第四章 TiO2/SiO2/Fe3O4颗粒的制备与表征

4.1引言

4.2 TiO2/SiO2/Fe3O4颗粒的制备

4.3 TiO2/SiO2/Fe3O4颗粒的表征

4.4 TiO2溶胶的包覆次数

4.5 本章小结

第五章 TiO2/SiO2/Fe3O4颗粒的污水处理研究

5.1 引言

5.2 不同包覆次数的TiO2/SiO2/Fe3O4颗粒的光催化活性

5.3 TiO2/SiO2/Fe3O4颗粒紫外光下进行污水处理

5.4 TiO2/SiO2/Fe3O4颗粒可见光下进行污水处理

5.5 TiO2/SiO2/Fe3O4颗粒的回收

5.6 本章小结

第六章 总结与展望

6.1工作总结

6.2工作展望

参考文献

攻读硕士学位期间发表的论文

致谢