玻璃纤维布负载纳米TiO光催化剂的制备及其光催化性能研究

摘要

以玻璃纤维布为载体,采用P25高活性TiO<,2>粉末为原料,用浸渍法和粘结剂法制备了负载型TiO<,2>光催化剂.在浸渍法制备TiO<,2>光催化剂的过程中,实验发现最佳负载次数为6次,为了使粉末与玻璃纤维基体间结合力增加,须在马弗炉中500℃下煅烧2h,实验以甲基橙为降解对象,用紫外线高压汞灯光照150min后,负载型光催化剂对甲基橙降解率达68.2﹪,酸性条件下的降解效果最好.粘结剂法制备光催化剂过程中,选用耐光氧化能力较强的氟树脂和无机粘结剂磷酸铝,通过扫描电镜分析发现粘结剂法制备的光催化剂TiO<,2>颗粒裸露的比浸渍法好,但由于粘结剂的存在导致TiO<,2>表面积的丧失,这很大程度上降低了光催化剂的降解效果,比较发现,粘结剂法制备的光催化剂对甲基橙的降解率明显低于浸渍法.牢固性方面,以磷酸铝为粘结剂制备的光催化剂较优.从比较两种方法制备涂层的紫外一可见漫反射谱发现,粘结剂的存在并没有使Ti02的反射谱发生红移或蓝移.催化剂在使用过程中容易失活,可用稀盐酸浸泡清洗.浸渍法和粘结剂法制备的光催化剂反复使用仍有较好的降解效果.采用平铺与搅拌式的降解实验中,搅拌式降解率好于平铺式.

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致谢

第一章绪论

1.1半导体和纳米材料

1.2纳米半导体的特殊性质

1.2.1光催化特性

1.2.2光电转换特性

1.2.3电学特性

1.3半导体光催化性

1.3.1纳米TiO2光催化材料国内外研究及应用现状

1.3.2 TiO2光催化原理

1.3.3影响TiO2催化反应的因素

1.4纳米TiO2粉体制备方法概述

1.4.1液相法

1.4.2气相法

1.5 TiO2光催化在环境保护中的应用

1.5.1污水处理

1.5.2空气净化

1.5.3杀菌

1.5.4自清洁材料

1.6本课题研究的内容和意义

第二章光催化剂TiO2的负载技术和表征方法

2.1 TiO2固定化所用载体

2.1.1玻璃类

2.1.2金属

2.1.3陶瓷

2.1.4吸附剂类

2.2 TiO2的固定

2.3载体的确定

2.3.1载体的作用

2.3.2载体的选择

2.4粉体TiO2

2.4.1 P25粉体的制备

2.4.2溶胶—凝胶法制备TiO2

2.5 TiO2粉末和涂层的表征

2.5.1 X射线衍射(XRD)分析

2.5.2透射电镜(TEM)分析

2.5.3扫描电镜(SEM)分析

2.5.4紫外-可见光谱(UV-Vis)分析

2.5.5光催化活性的测定

2.5.6涂层与基体间牢固性分析

第三章浸渍法制备负载型TiO2光催化剂及光催化性能

3.1实验原料及设备

3.1.1实验原料

3.1.2实验仪器

3.2负载型TiO2光催化剂的制备

3.2.1自制粉与P25粉的比较

3.2.2原料预处理

3.2.3涂层的制备

3.2.4实验流程

3.3性能测试与分析

3.3.1 XRD分析

3.3.2 SEM分析

3.4光降解实验

3.4.1甲基橙染料最大吸收波长

3.4.2光催化实验装置

3.4.3负载次数与光降解率

3.4.4 pH值与降解率

3.4.5悬浮态与负载型光催化剂的比较

3.4.6负载型光催化剂降解甲基橙动力学

3.5牢固性实验

3.5.1负载次数与负载质量

3.5.2牢固性实验

小结

第四章粘结剂法制备负载型TiO2光催化剂

4.1引言

4.2实验原料

4.3 TiO2的负载

4.3.1载体预处理

4.3.2粘结剂

4.3.3涂层制备

4.3.4实验流程

4.4性能测试

4.4.1耐光性测试

4.4.2 SEM分析

4.4.3粘结剂的加入对涂层质量的影响

4.3光催化降解实验

4.4牢固性实验

4.5粘结剂对负载型TiO2光吸收性能的影响

小结

第五章催化剂失活与再生

5.1催化剂失活原因

5.2光催化剂再生技术

5.3负载型光催化剂的反复利用

5.4搅拌式与平铺式降解比较

小结

第六章结论

参考文献

硕士期间撰写论文