cnt%2ftio2复合材料制备及其光催化降解甲基橙性能的研究

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1、⑧硕士学位论丈MASTER’STHESIS摘要二氧化钛光催化剂由于其具有高活性，制备不需高温高压，安全无毒，性质稳定，资源丰富成本低等优点，在各行各业都具有极其良好的应用性，现在研究人员对其在水体污染治理方面进行了非常多的研究。在一定条件的光照射下，Ti02能够发生光生电子和光生空穴的分离，光生空穴的直接强氧化能力能够使其氧化大部分的有机物，并可以通过间接氧化将一些有毒有害物质转化为无毒无害形式，所以在环境治理领域有着非常重要的含义。但是其光电活度小，量子效率低(不到4％)，对太阳光利用率较低，循环利用困难等不足，因此，找到合适的方法，例如通过Ti02的掺杂改性或制

2、备复合材料提高催化剂的催化活性效率和循环性，对实现光催化降解受污染水的工业化有着重要意义。碳纳米管(CarbonNanotube，CNT)拥有极大的比表面积，极高的化学稳定性，纳米级中空管腔结构，优良的电子导体和吸附性能，被认为是理想的催化剂载体。故将其作为Ti02催化剂的载体制备复合材料，能有效降低电子与空穴的复合率，从而提高催化速率，还可以提高对可见光的吸收，开发利用太阳能资源，现在成为世界范围内的研究热点。随着经济的高速发展，水体污染也一直是我们治理环境问题的难点之一。目前的处理技术仍然存在一些问题，如处理成本高，生化处理时微生物较易失活，在将复杂的高分子有机

3、物降解为简单的低分子物质时很困难。因此，寻找一种高效的水体污染处理方法，成为该领域的重要任务。本论文先通过混酸对碳纳米管进行纯化和分散处理，再采用水解法和爆炸法制备出纳米Ti02负载在碳纳米管表面的复合型光催化剂。使用SEM、TEM观察复合材料的形貌及包覆情况，X射线粉末衍射仪(XRD)考察复合材料中n02的晶相和材料的存在情况，紫外·可见漫反射谱分析仪(UV-vis漫反射表征)对比CNT、纯面02和CNT／Ti02复合材料对可见光的吸收性能。以常见的染料甲基橙为降解物考察所制催化剂的催化活性及其循环性能，得出的结论如下：1．采用混酸超声处理碳纳米管，能得到纯化和分

4、散较好的碳纳米管。2．以钛酸丁酯主要原料，采用钛酸丁酯水解的方法，合成了纳米Ti02负载在碳纳米管表面的复合材料，并对材料进行了XRD、SEM、TEM、UV-vis、RAMAN和光催化降解实验表征。结果表明：经过水解法制备的样品在浓度为20mg／L，pH=2的甲基橙溶液中，反应4h后降解率可达到92．37％，4次循环后降解率仅有57．63％。3．通过爆炸法制备的CNT／Ti02／Ti203复合材料，并对材料进行了XRD、SEM、TEM和光催化降解实验表征。结果表明：在同样的条件下的CNT／Ti02／Ti203复合合材料反应4h后降解率只能达到81．35％，但是4次循

5、环使用后降解率仍有74．87％，循环性能明显优于水解法制备的样品。基橙关键词：碳纳米管；纳米二氧化钛；CNT／Ti02复合材料；光催化降解；甲③硕士学位论文MASTER’STHESlSAbstractTitaniumdioxidelightcatalystsinceithashighlyactive，preparationdoesnotneedto11ightemperatureandhighpressure，non—toxic，thenatureisstable，richresourcescostadvantages，inallwalksoflifeallhave

6、verygoodapplied，investigatorsarenowonthewaterpollutioncontrolintheverymuchresearch．Incertainconditionslight,Zi02canhappenlightelectronicandlightwasbornincavitiesbornseparation，bornofthelightofcavitationdirectlystrongoxidationabilitycanmakethemostoftheorganicmatteroxidation,andmaythroug

7、hindirectoxidationwillsometoxicandharmfulsubstancesintoavirulentandharmlessform，SOinenvironmentalmanagementareahasveryimportantmeaning．Butthephotoelectricactivitysmall，quantumefficiencylow(1essthan4％)，theutilizationrateofthelightfromthesunislow,thedisadvantages，suchasrecyclingdifficu