可见光响应型光催化剂的制备及其降解有机污染物的研究

摘要

随着工业生产的迅速发展，废水中的有机污染物种类越来越多，使人类的生存环境日益恶化。因此控制和治理环境中的有机污染物，对改善水环境质量具有重要的意义。近年来，以半导体为催化剂的光催化氧化技术成为最引人注目的废水处理方法之一。该法以其操作简单、氧化能力强、非选择性地降解有机污染物、无二次污染及可直接利用太阳光等特点，引起了研究者的广泛关注。光催化氧化法通常使用紫外光作光源，光催化剂TiD<,2>作为一种光催化剂用于降解有机污染物，有非常明显的效果，但也存在一定的局限性。由于人工紫外光源相对比较昂贵、不稳定而且需要消耗大量的电能，更重要的是在到达地球表面的太阳光中紫外光不到5﹪，而可见光占到近43﹪。因此，许多研究者开始致力于开发可以利用可见光或太阳光来处理环境污染物的新型可见光响应型光催化剂的研究。 本论文的目的是要用简单的方法制备出粒径较小，且形貌均一的氧化亚铜，并通过降解亚甲基蓝和甲基橙来探讨氧化亚铜的光催化活性。 本论文第一章主要简述了光催化剂的基本原理及较系统地介绍了可见光型光催化剂目前的研究现状及成果。第二章研究了氧化亚铜的最佳制备条件，并用XRD、SEM等手段对其进行表征。第三、四章中用氧化亚铜进行光催化活性研究，试验表明在可见光照射下，氧化亚铜能使亚甲基蓝和甲基橙溶液经过一段时间降解达到90﹪以上；并且氧化亚铜能重复使用几次。第五章以甲基橙为研究对象，研究了光催化反应动力学及其反应机理，结果表明，该反应降解可以用一级反应动力学方程进行描述。

目录

文摘

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致谢

1绪论

1.1引言

1.2光催化氧化技术的基本机理

1.3光催化氧化技术的特点

1.4光催化氧化技术在环境污染治理中的应用

1.4.1染料废水的处理

1.4.2卤代有机化合物的处理

1.4.3农药的去除

1.4.4空气净化

1.4.5无机污染物废水的处理

1.4.6抗菌效果的研究

1.5光催化氧化反应的主要影响因素

1.5.1催化剂

1.5.2光与光强

1.5.3光生电子的俘获剂

1.5.4温度和pH值

1.5.5催化剂用量

1.5.6无机盐

1.5.7催化剂的热处理

1.5.8催化剂的固定化技术

1.6半导体光催化氧化技术的研究历史和背景

1.7光催化氧化有机污染物的研究现状与发展方向

1.7.1研究现状

1.7.2发展方向及要解决的问题

1.8光催化剂的可见光化研究现状

1.8.1 TiO2光催化剂可见光化

1.8.2新型可见光响应光催化剂

1.9论文的选题思想及主要内容

1.9.1课题的提出

1.9.2试验研究内容

2氧化亚铜的制备与表征

2.1引言

2.1.1湿法制备氧化亚铜

2.1.2干法制备氧化亚铜

2.1.3电解法制备氧化亚铜

2.2 Cu2O的特性与制备研究

2.3实验试剂与仪器

2.3.1.试剂

2.3.2仪器与设备

2.4试验方法

2.5结果与讨论

2.5.1不同水合肼用量对氧化亚铜的影响

2.5.2不同还原剂对氧化亚铜的影响

2.5.3加热时间对氧化亚铜的影响

2.6样品的表征

2.6.1样品的XRD分析

2.6.2样品的SEM分析

2.7本章小结

3 Cu2O对亚甲基蓝的光催化降解研究

3.1亚甲基蓝的性质

3.2 Cu2O光催化降解亚甲基蓝试验

3.2.1实验试剂

3.2.2仪器与设备

3.2.3实验装置

3.2.4试验方法

3.2.5分析方法

3.2.6结果与讨论

3.3本章小结

4 Cu2O对偶氮染料的光催化降解研究

4.1甲基橙的性质

4.2 Cu2O光催化降解甲基橙试验

4.2.1实验试剂与仪器

4.2.2甲基橙浓度测试方法

4.2.3试验方法

4.2.4分析方法

4.2.5结果与讨论

4.3本章小结

5 Cu2O光催化反应动力学及其反应机理研究

5.1氧化亚铜光催化反应动力学研究

5.2氧化亚铜光催化反应机理

5.2.1羟基自由基反应简式

5.2.2甲基橙的降解

5.3本章小结

6结论与展望

6.1结论

6.2展望

参考文献

作者简历