基于tio,2光催化剂的制备、表征及性能研究

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1、天津大学硕士学位论文TiO<,2>光催化剂的制备、表征及性能研究姓名：王祖鹓申请学位级别：硕士专业：化学工程指导教师：张凤宝20030701摘要伴随着人类物质文明的进步与发展，带来了越来越多的环境污染。人们经过长期努力，已经建立了许多治理环境污染物的方法，其中以纳米Ti02的异相光催化降解有机污染物以其速度快、无选择性、深度氧化完全、能充分利用廉价太阳光和空气(水相中)的氧分子等优点而倍受青睐。特别是当有机污染物浓度很高或用其他方法很难降解时，这种技术有着更明显的优势。美国、日本和加拿大等国已将Ti02光催化技术应用于环保领域，目前国内对该技术大都还只限于实验室研究水平。本文的工

2、作分为三个部分：Ti02纳米晶体的制备及表征，Ti02薄膜的负载以及光催化活性的研究。首次采用水／OP一7／正庚烷微乳体系制备了Ti02纳米粒子井使用TG．DTA、DSC、XRD、FTIR、TEM和BET等分析手段对其进行了全面表征，并从制备过程、洗涤、溶剂回收和收率等方面与水／Span-80／环己烷微乳体系和溶胶．凝胶法进行了比较。结果表明，该体系失重小；晶型转化温度为437．3℃；所制的Ti02光催化剂的平均粒径在9．7～15．8nnl之间：比表面积大；粒子分散性良好、粒径均匀：该制备方法的产率为80％：溶剂可回收，具有较好的应用前景。采用低温液相沉积法分别在活性炭球和全息干

3、板表面负载Ti02薄膜，采用光学显微镜、SEM和SPM对其形貌进行表征。与普通液相沉积法和溶胶一凝胶法相比，从薄膜上观察不到孔洞和裂纹，表明薄膜结构致密，表面均匀平整。Ti02膜的SPM图具有岛形结构，粒径在10nlil左右，为团聚后形成的二次颗粒。团聚较少，粒径较小，粒径分布均匀。本文选择苯酚的光降解作为光催化氧化模型反应，在pH为中性溶液中研究了不同制法和粒径的Ti02光催化剂在苯酚光催化降解反应中的催化活性并探讨了苯酚光催化降解机理。结果表明，苯酚的光催化活性与晶体粒径成反比关系，以微乳法制备的Ti02光催化剂其光催化活性好于溶胶一凝胶法制各的Ti02光催化剂。粒径为6．4

4、nlTl的光催化剂3h的降解率可达80％。反应后的Ti02光催化剂可再生。关键词：二氧化钛光催化溶胶-凝胶微乳液相沉积苯酚AbstractWl也theadvancementanddevelopmentofmodemindustry，increasingenvironmentalproblemsarebroughtout．Therearemanymethodsfordisposingcontaminations，amongwhichthemultiphasephotocatalysisforthedegradationofcontaminationsofnanoTi02issupe

5、rior．Ⅲsmethodhashil曲activity，noselectivity，completeoxidation，sunlightandoxygen’Sapplication(inwaterphase)．ItCanbeappliedforharddegradation．American，JapanandCanadausethetechnologyofTi02photocatalysisforenvironmentalprotection．ButnOW，theresearchlevelofthistechnologyislimitedinthelaboratoriesinC

6、hina．Thisthesisincludesthreepartsofwork：thepreparationofTi02nanocrystals，theimmobilizationofTi02filmsandtheresearchofthephotocatalyticactivity．TheTi02nanoparticlesarepreparedinwater／OP一7／heptanemicroemulsions，whicharecharacterizedbyTG．DTA、DSC?XRD、FTIR，TEMandBET．Comparedwithwater／Span一80／cyclo

7、hexanemicroemulsionsandSol—gelmethods，itsproductprocess，washing，solventsreclaimandyieldareadvantageous．Resultsshowedlittlesolventsresidueandacrystallinetransformtemperatureof437．3℃．TheTi02nanoparticleshaveuniformsizedistributionwiththeaverage