纳米二氧化钛在水污染物检测与处理中的应用研究

摘要

有机物污染物和无机重金属离子是造成水污染的主要因素，对这些污染物进行准确的检测和有效的处理成为当前急需解决的问题。但水成分的复杂性及待测元素的低浓度特点使检测的选择性和灵敏度受到很大限制，因此检测前需要对样品进行预分离和富集。本论文主要针对水中的有机污染物和无机重金属离子的检测及处理开展相关的基础研究。利用纳米TiO2光催化降解有机污染物的特性，探讨不同掺杂方式提高光催化降解有机污染物的可行性，同时对TiO2进行表面修饰，提高其吸附选择性，用于无机重金属离子的监测分析。主要研究工作如下：
　　 (1) 以价格低廉、来源广泛的四氯化钛为前驱体，用环境友好和微波水热的方法合成了TiO2/WO3纳米材料。研究了WO3掺杂量对TiO2晶型、粒径的影响，并对掺杂样品的光催化性能进行了研究。结果表明，添加WO3后得到的产物均为锐钛矿相TiO2，随WO3添加量的增加，产物粒径减小，当WO3掺杂量为3％时，光催化剂的催化活性最高。
　　 (2) 用水热法制备了F掺杂TiO2，对比了水热温度和HF浓度等制备条件对产物形貌的影响。并尝试用水热法制备了F、WO3共掺杂纳米TiO2粉体，以样品在可见光下对罗丹明B染料的光催化降解性能为评价指标，探讨了共掺杂对其光催化活性的影响和可能的掺杂机制。
　　 (3)在表面活性剂十二烷基磺酸钠的活化作用下，用双硫腙对纳米TiO2进行修饰，用XRD、FTIR对修饰后的产物进行表征。将其用于同时富集分离水中痕量的铬、镉和铅等无机重金属离子的研究。以GAAS为检测手段，考察了吸附酸度、吸附剂用量、吸附时间等对吸附回收率的影响，并探讨了影响解吸过程的主要因素。在优化的实验条件下，应用于环境水样中Cd2+，Cr3+，Pb2+的测定分析。实验证明，所制备的吸附剂具有稳定性好、吸附选择性高等特点，适用于实际水样中重金属离子的检测分析。
　　 (4) 用水热法制备了大比表面积的TiO2纳米管，用XRD、TEM、BET对产物进行了表征。以FAAS为检测手段，研究了TiO2纳米管对Cu(Ⅱ)的静态吸附行为，探讨了影响分离富集过程的主要因素。结果表明，所制备的TiO2纳米管具有吸附量大、吸附和解吸性能好的特点，成功地应用于实际水样的测定，结果令人满意。

目录

文摘

英文文摘

声明

1 绪论

2 微波辅助水热法制备高性能纳米TiO2/WO3光催化剂

3 HF、WO3共掺杂TiO2光催化剂的制备及其性能研究

4 双硫腙修饰纳米TiO2分离富集痕量重金属离子

5 TiO2纳米管的制备及其对Cu2+的吸附性能研究

6 结论与展望

参考文献

致谢

攻读硕士学位期间发表的学术论文与参与项目