TiO2/ACF改性复合材料的制备及光催化性能研究

摘要

光催化氧化技术是一种极具发展潜力的环境污染治理技术，但是存在光生载流子复合率高、太阳光利用率低等弊端，同时粉末状的TiO2在实际应用中存在难回收的缺点，因此，TiO2的固定化和可见光改性成为光催化领域的热点。将光催化技术和吸附技术联合实现协同作用能够加速污染物的降解。　　本文选用活性炭纤维（ACF）为载体，商用P25（TiO2）和钛酸丁酯为钛源，采用悬浮液浸渍法和浸渍水热法制备了TiO2/ACF复合材料，为了提高TiO2对可见光的响应性，采用硝酸银和硫化镉对其进行改性修饰，制备了Ag/TiO2/ACF复合材料和CdS-TiO2/ACF复合材料，并考察了制备工艺对复合材料性能的影响以及复合材料在不同光源下对甲苯和罗丹明B的吸附光催化性能。　　利用扫描电镜（SEM）、X射线衍射仪（XRD）和紫外-可见光吸收光谱（UV-Vis）等方法对TiO2/ACF复合材料进行了结构和性能表征，SEM发现， TiO2以颗粒或是薄膜的形式包覆在 ACF表面，XRD分析表明悬浮液浸渍法制得的TiO2/ACF复合材料中的TiO2是锐钛矿和金红石的混晶结构，水热法制备的TiO2/ACF复合材料中的TiO2均为锐钛矿型。UV-Vis吸收谱显示Ag和CdS掺杂后的样品的光催化活性增强了。　　以气相甲苯和水中罗丹明 B为模型污染物，系统考察了制备工艺条件对TiO2/ACF复合材料吸附和光催化性能的影响。悬浮液浸渍法中，TiO2浓度为3wt％时制备的TiO2/ACF复合材料紫外光下对甲苯具有最高的光催化效果，降解率为28.88%，对罗丹明B的降解率高达到93.4%，浸渍水热法制备的样品在紫外光下对甲苯的最高降解率为25.45%。掺杂改性明显提高了复合材料在可见光下的光催化性能，Ag/TiO2/ACF复合材料对甲苯的降解率从10.18%增加至22.86%， CdS-TiO2/ACF复合材料对甲苯的降解率从12.71%升高至46.96%。制备的所有复合材料经过重复使用4次后，它们对甲苯降解率的减少量基本在5%以内，说明复合材料具有较好的稳定性。

目录

声明

1 绪论

1.1 研究背景

1.2 挥发性有机物简介

1.3 TiO2光催化剂概述

1.4 TiO2的改性研究

1.5 负载型纳米TiO2材料的研究

1.6 选题意义和研究内容

2 实验材料与表征评价

2.1 实验试剂与仪器设备

2.2 复合材料的表征

2.3 光催化性能评价

3 TiO2/ACF复合材料的制备与性能研究

3.1 实验样品制备

3.2 TiO2/ACF复合材料表征

3.3 TiO2/ACF复合材料光催化降解气相甲苯的研究

3.4 TiO2/ACF复合材料光催化降解水中罗丹明B的研究

3.5 本章小结

4 Ag/TiO2/ACF复合材料的制备与性能研究

4.1 实验样品制备

4.2 Ag/TiO2/ACF复合材料的表征

4.3 Ag/TiO2/ACF复合材料光催化降解气相甲苯的研究

4.4 Ag/TiO2/ACF复合材料光催化降解水中罗丹明B的研究

4.5 本章小结

5 CdS-TiO2/ACF复合材料的制备与研究

5.1 实验样品制备

5.2 CdS-TiO2/ACF复合材料的表征

5.3 CdS-TiO2/ACF复合材料光催化降解甲苯的研究

5.4 CdS-TiO2/ACF复合材料光催化降解罗丹明B的研究

5.5 本章小结

6 结论

参考文献

攻读硕士期间主要成果

致谢