离子掺杂TiO薄膜光催化降解气相有机污染物的研究

摘要

TiO2光催化技术因其降解能力强、设备简单、无二次污染等优点，在环境保护领域中有着广阔的应用前景。本论文综述了半导体光催化氧化法降解有机污染物的机理、催化剂的制备和改进方法、影响降解效率的因素及在环保领域的应用等概况。并在此基础上，较系统地对TiO2光催化进行了以下研究：1.利用溶胶—凝胶法制备了TiO2薄膜和掺杂La3+、Fe3+的TiO2薄膜。通过XRD、Raman、SEM、EDX、UV-Vis、显微干涉仪等表征手段，分别研究了制备得到的TiO2薄膜催化剂的晶型、粒径、形貌和紫外可见透过率等特性。2.溶胶—凝胶法镀膜过程中添加聚乙二醇和以乙醇作为稀释剂能够提高TiO2薄膜对苯的光催化降解反应效率；反应体系中水蒸气的含量会影响TiO2薄膜的光催化反应活性，在实验范围内40％的相对湿度下TiO2薄膜的光催化反应活性最佳。3.以制备的两种类型的TiO2薄膜在254nm紫外光的照射下光催化降解气相苯，利用GC定量检测反应过程中反应物苯和气相产物CO2和CO的浓度变化情况。4.掺杂La3+的TiO2薄膜对苯的光催化降解实验。5.在光催化降解苯的基础上研究了同样条件下甲苯和二甲苯(以间二甲苯为代表)的光催化降解反应。6.在掺杂La3+的实验研究基础上制备了掺杂Fe3+(原子百分含量at％)的TiO2薄膜，在掺杂的薄膜上对气相甲醛进行了静态和流动态光催化降解研究。

目录

文摘

英文文摘

第一章序言

1.1引言

1.2TiO2光催化降解有机污染物研究综述

1.2.1TiO2光催化降解有机污染物的机理

1.2.2TiO2光催化剂制备技术进展

1.2.3影响光催化降解效率的因素

1.2.4光催化技术在环境污染治理中的应用

第二章TiO2薄膜的制备、掺杂及表征

2.1引言

2.2实验原料和仪器设备

2.2.1实验原料及设备

2.2.2实验仪器

2.3TiO2薄膜的制备、掺杂及表征

2.3.1TiO2薄膜的制备

2.3.2掺杂La3+的TiO2薄膜的制备

2.3.3TiO2薄膜厚度的测定

2.3.4TiO2薄膜的晶型分析

2.3.5TiO2薄膜的SEM分析

2.3.6TiO2薄膜的EDX分析

2.3.7TiO2薄膜的UV-Vis分析

2.3.8焙烧多次后的TiO2薄膜的SEM分析

第三章TiO2薄膜光催化降解气相三苯的研究

3.1引言

3.2实验方法

3.2.1实验原料

3.2.2实验仪器

3.2.3静态反应装置

3.3气相苯的光催化降解反应

3.3.1气相物质的浓度标定

3.3.2三苯的光催化降解反应的评价指标

3.3.3光催化降解苯的反应动力学

3.3.4苯的直接光解和光催化降解反应对比

3.3.5不同厚度的TiO2薄膜光催化降解苯的活性评价

3.3.6苯的初始浓度对反应的影响

3.3.7前驱物中聚乙二醇的添加对光催化反应活性的影响

3.3.8前驱物中不同稀释剂对光催化反应活性的影响

3.3.9水蒸气浓度对光催化反应活性的影响

3.3.10掺杂La3+的TiO2薄膜上光催化降解苯的反应动力学

3.3.11La3+的掺杂比例对光催化反应活性的影响

3.3.12TiO2薄膜的再生性能研究

3.3.13苯的光催化降解反应产物研究与反应机理的探索

3.4气相甲苯、间二甲苯的光催化降解反应

3.4.1光催化降解气相甲苯、间二甲苯的反应动力学

3.4.2光催化降解三苯的反应对比

第四章Fe3+掺杂TiO2薄膜光催化降解气相甲醛的研究

4.1引言

4.2实验方法

4.2.1实验原料

4.2.2实验仪器

4.2.3静态反应装置

4.2.4流动态反应装置

4.3气相甲醛的光催化降解反应

4.3.1气相物质浓度的标定

4.3.2甲醛的静态光催化降解反应研究

4.3.3甲醛的流动态光催化降解反应研究

第五章结论

参考文献

附录:攻读硕士学位期间论文发表与接收情况

致谢

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