试析二氧化钛纳米管的制备及光催化降解亚甲基蓝的研究

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1、南开大学硕士学位论文二氧化钛纳米管的制备及光催化降解亚甲基蓝的研究姓名：张飞白申请学位级别：硕士专业：环境工程指导教师：肖羽堂20090501摘要纳米Ti02对诸多环境污染物有显著的光催化降解作用，光催化已发展成为新型的环境污染治理技术。作为光催化技术的核心，提高Ti02的光催化活性和对光的利用率是当前光催化研究中最重要的研究课题。本文采用阳极氧化法制备出纳米管二氧化钛光催化剂，利用场发射扫描电镜、X射线衍射法、紫外．可见分光光度法，电化学分析仪等技术对催化剂进行表征，对比了四种不同电解液制备出催化

2、剂的表面形貌以及光催化性能。对人工配制的模拟亚甲基蓝废水进行紫外光催化降解实验，研究了光催化剂的性能和影响因素，并进行了反应的动力学研究。研究了在四种电解液体系中对Ti进行阳极氧化制备Ti02纳米管，四种电解液分别是氟化铵+硫酸铵+水(电解液A)；氟化铵+硫酸铵+乙酸+水(电解液B)；氟化铵+硫酸铵+甘油+水(电解液C)；氢氟酸+二甲基亚砜+乙醇(电解液D)。研究发现纳米管的形成取决于孔底的电化学反应速率和化学溶解速率之间的平衡。在电解液A中，当氧化电压为10V、pH=3．3、氧化时间60min时制

3、备的纳米管管径平均为74nm；在电解液C中，当氧化电压为20V、pH=6．8、氧化时间60min时制备的纳米管管径平均为60nm。在400--700℃下对催化剂进行了煅烧，发现经过600℃煅烧后催化剂的光催化性能最好，此时Ti02的晶型为少量锐钛相与金红石相的混合状态。利用阳极氧化法制备二氧化钛纳米管能够有效的抑制晶粒的生长，光催化剂在紫外光区的吸光性增强，且发生微少红移，同时在可见光区的吸光性也有所增强。Ti02的吸收带边拓展至415nln，禁带宽度为2．99eV。具有良好形貌的纳米管二氧化钛同时

4、具有良好的紫外和可见光吸收能力。光催化降解亚甲基蓝的实验结果表明，当亚甲基蓝初始浓度为10mg／L，pH=6时，500。C下煅烧的催化剂光催化活性最佳，光照30min亚甲基蓝的降解率达到89．98％。Ti02纳米管光催化剂可重复使用。研究了光催化降解亚甲基蓝的动力学特征，发现该降解反应符合一级反应动力学特征，反应速率常数为0．07930。关键词：Ti02纳米管阳极氧化法紫外光催化亚甲基蓝降解AbstractNanosizedTi02wasextensivelystudiedduetoitsexcel

5、lentphotocatalyticactivity．Themostimportantfocushasbeenontheimprovementofphotocatalyticactivityandtheefficiencyofutilizingsolarenergy．Inthispaper,Ti02nanotubeselectrodeWaspreparedby锄odizillg．Fieldemissionscanningelectronmicroscope’X-raypowderdiffractio

6、n,UV-Visiblespectroscopyandelectrochemicalanalyzerwereusedtocharacterizetheobtainedproducts．Themorphologyandphotocatalysticperformanceofphotocatalystspreparedinfourelectrolytewerecompared．ThephotocatalyticactivityWasevaluatedbymethylenebluedegradationu

7、nderUVlightirradiation．Theperformanceofphotocatalystsandinfluencingfactorofdegradationwerestudied，kineticmodelWasalsosmdied．Inthispaper,Ti02nanotubeselectrodeWaspreparedbyanodizingTiinfourelectrolyte，whichwereammoniumfluoride+ammoniumsulfate+water(elec

8、trolyteA)；ammoniumfluoride+ammoniumsulfate+aceticacid+water(electrolyteB)；ammonimfluoride+ammoniumsulfate+glycerin+water(electrolyteC)；Hydrofluoricacid+Dmethylsulfoxide+ethanol(electrolyteD)．TheresultsindicatedthattheformationofTi02nano