不同方法制备负载型TiO/凹凸棒石催化剂及其性能研究

摘要

本文选用凹凸棒石粘土矿物作为载体，以钛酸四丁酯为前驱体，采用不同水解方法制备负载型TiO2/凹凸棒石催化剂，采用XRD、IR、FEM、BET等分析手段研究了催化剂的结构和性能。利用制备的催化剂在300W中压汞灯下处理活性金黄BES水溶液，考察各因素对光催化效率的影响，并探讨了TiO2/凹凸棒石吸附活性金黄BES的动力学特征，得出以下结论： (1)分别利用醋酸水解法、蒸气水解法和硝酸水解方法制备TiO2/凹凸棒石复合催化剂，经XR-D、IR、BET、TEM分析可知，三种水解方法制得的TiO2能均匀的分散在凹凸棒石表面上，其中醋酸水解法制备的催化剂煅烧温度最低、比表面积最大，吸附性能最好，催化剂有Ti-O-Si化学键的出现。 (2)TiO2/凹凸棒石对活性金黄BES的吸附，是由液膜扩散和化学吸附共同控制的过程。 (3)当pH=5.8，活性金黄BES水溶液初始浓度为200mg/L，催化剂投加量为1g/L，300W中压汞灯照射下，2h后活性金黄BES去除率达93％，而在暗态条件下的吸附率为20％；催化剂重复使用五次后未见有明显的催化剂失活现象；活性金黄BES的光催化降解反应符合一级反应模型。 (4)溶液初始pH值影响活性金黄BES的光催化降解，溶液酸性越强，相同时间内脱色率越高。

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致谢

第一章文献综述

1.1国内外光催化技术的研究现状

1.1.1纳米TiO2光催化反应原理

1.1.2纳米TiO2光催化技术的应用

1.2纳米TiO2的制备方法

1.3负载型纳米TiO2的制备方法

1.3.1溶胶-凝胶法

1.3.2粉体灼烧法

1.3.3沉积法

1.3.4其他方法

1.4染料废水的处理现状

1.4.1物化法

1.4.2生化法

1.4.3其他处理方法

1.5论文研究方案

第二章负载型TiO2/凹凸棒石催化剂的制备与表征

2.1凹凸棒石的特性

2.1.1凹凸棒石的结构

2.1.2凹凸棒XRD分析

2.2催化剂载体的选择

2.3凹凸棒石负载TiO2光催化剂的制备

2.3.1实验材料

2.3.2 TiO2含量计算方法

2.4负载型TiO2/凹凸棒石催化剂制备条件的优化

2.4.1蒸气水解法制备条件的优化

2.4.2醋酸水解法制备条件的优化

2.4.3硝酸水解法制备条件的优化

2.5负载型TiO2/凹凸棒石催化剂的表征

2.5.1 TEM表征

2.5.2 BET表征

2.5.3 FT-IR分析

2.6小结

第三章凹凸棒石/TiO2吸附活性金黄BES染料的动力学特征

3.1固-液吸附动力学基本理论

3.1.1准(pseudo-)一级动力学模型

3.1.2准(pseudo-)二级动力学模型

3.1.3质量扩散系数(液膜扩散系数)

3.2实验部分

3.3实验结果与讨论

3.3.1活性金黄BES初始浓度对吸附的影响

3.3.2温度对吸附活性金黄BES的影响

3.3.3表观吸附活化能

3.4小结

第四章负载型光催化剂光催化性能研究

4.1光催化降解动力学理论

4.2材料和方法

4.3分析与讨论

4.3.1用于光催化性能研究的TiO2/凹凸棒石光催化剂确定

4.3.2各因素对活性金黄BES光解脱色率的影响及其动力学研究

4.3.3光催化后溶液紫外可见吸收光谱分析

4.3.4光催化反应前后染料FT-IR光谱分析

4.4小结

第五章结论与展望

5.1结论

5.2展望

硕士期间发表论文

参考文献