基于二氧化钛光催化材料降解废水中有机物的研究

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1、分类号学号ＭＺ１２４１２ＵＤＣ密缀＾樣叫义華ＹＡＮＧＺＨＯＵＵＮＩＶＥＲＳＩＴＹ硕壬学住冷文（专业型）基于二氧化铁光催化材料降解废水中有机物的硏究邹玲玲指导教师姓名；朱爱萍教授，２２５００９，扬州大学，江苏扬州申请学位级别：硕去学科专业名称：材料工程论文提交日期：２０１４年１０月论文答辩日期：２０１４年１１月，‘；１大学学位授予日期：２０１５年１月学位授予单位扬＾１答辩委员会主席：王志刚教授２０１４年１２月摘要随着现代工业的飞

2、速发展，环境污染控制与治理和能源危机成为人类面临及亟待解决一的重大难题，光催化氧化技术是解决上述难题的种重要途径。纳米Ｔｉ〇２光催化技术由于利用新能源太阳能、反应条件温和、催化反应快、二次污染小等恃点受到了人们的普遍关注，并被认为是最具潜力的环境污染控制技术。但是纳米Ｔｉ〇２光催化剂存在光催化活性和可见光利用率不窩等问题，提寓其光催化活性及对可见光的利用率是当前研巧的主要内容。此外，粉末状的Ｔｉ〇２在实际应用中不易回收。一本文方面采用溶胶－Ｎ棱杂的纳米Ｔ凝胶法制备具有可见光活性的非金属Ｃ、ｉ〇２

3、光催化剂，通过非金属元素渗Ｃ、Ｎ渗杂，使Ｔｉ〇２禁带宽度变窄，实现对可见光或太阳光一。的有效利用，提高光催化活性另方面采用水热法制备活性炭纤维／还原石墨稀／二氧化钦（ＡＣＦ／ｒＧＯ／Ｔｉ〇２）复合材料，易于固液分离和回收再利用，充分发挥碳质材料的吸附－与Ｔ做光催化的协同效应，并拓宽其应用的范围。利用ＸＲＤ、ＳＥＭ、ＵＶＶｉｓ吸收光谱和ＸＰＳ等手段对所制备的催化剂进行表征，通过光催化降解试验测定催化剂的活性，主要从Ｗ下方面进行硏巧：（１）本文对有毒有机物甲基阱的去除条件进行了优化。比较活性碳纤

4、维物理吸附法、Ｆｅｎｔｏｎ试剂化学氧化法和Ｔｉ〇２光催化法对甲基阱的降解效果，考察溶液初始ｐＨ值、反应时间和反应物用量等因素对甲基耕去除率的影响。结果表明：采用活性炭纤维吸附法处－ｉ＞理含甲基讲废水时，活性炭纤维用量为３ｇ／Ｌ，吸附时间４０ｍｉｎ时，当废水ｐＨ８时，吸附，，Ｈ为１０时率迅速増大当废水ｐＨ值为中性，去除率仅为３０．２９％当ｐ，去除率可达到’８３．５０％。而采用Ｆｅｎｔｏｎ试剂法处理含甲基阱中性废水，反应温度６０Ｃ、时间３０ｍｉｎ、－－ｉｉ，，Ｆ７Ｈ〇〇１．８ｍｍｏＬ０．６５ｍｏ，

5、Ｌ，ｅＳ〇４２及出２的浓度分别为ｌ和ｌ时甲基讲去除率高达－，ｉ％．３２％。采用ＴＬｉ〇２紫外光催化法处理含甲基肋废水，Ｔｉ〇２最佳浓度为０．６ｇ，甲基耕去除率随ｐＨ值的増加而逐渐增加，当光照时间为９０ｍｉｎ时，虽然对于中性废水去除率只有１３．８６％，但当废水ｐＨ值为１０时甲基阱去除率达到９５．７１％。通过比较兰种方法对甲基讲的去除效果一，可知纳米Ｔｉ〇２光催化技术是种高效、环保的污染控制技术。（２）在国内外对元素惨杂Ｔｉ〇２光催化剂的研究现状基础上，本论文采用溶胶凝胶法－制备了Ｃ、Ｎ共渗杂

6、改性的纳米Ｔｉ〇２光催化剂，并采用Ｘ射线衍射、扫描电子湿微镜、紫外－可见吸收光谱及Ｘ－射线光电子能谱等测试手段对其结构及物化性能进行了表征ＩＢ、分析。研巧了Ｃ、Ｎ共惨杂型Ｔｉ化催化剂的可见光催化活性，并对废水中有机物染料Ｒｈ无色有毒甲基脫和甲酸的降解性能作了比较，分析了Ｃ、Ｎ渗杂改性Ｔｉ〇２有效提高可见５０－ｎｍ光催化活性的作用机制。结果表明：所得样品平均粒径在６０，吸收波长红移，在－，并指出光催化降解过程符合吸附光催化降解机理可见光区有较好的光催化活性。（３）石墨婦具有优良的电学、力

7、学、热力学等性能，吸引了越来越多的科研工作者的关注。本文采用水热法将高吸附性能的ｒＧＯ与Ｔｉ〇２光催化剂进行复合，并将它负载在活性炭纤维（ＡＣＦ）表面，制得ＡＣＦ／ｒＧＯ／Ｔｉ〇２复合材料，用ＸＲＤ、ＳＥＭ、ＸＲＤ等手段对制得的复合材料进行表征。研究ＡＣＦ、ＡＣＦ／ｒＧＯ、ＡＣＦ／ｒＧＯ／Ｔｉ〇２对废水中染料ＲｈＢ和无色有毒有机物甲酸的吸附和光催化降解效果，分析Ｔｉ〇２／石墨痛复合材料的光催化促进机理。结果表明：石墨婦与Ｔｉ〇２的复合材料中，由于石墨煤的引入，该复合材料不仅能够很好地吸附有机染料

8、，而且还拓宽了可见光响应范围，同时两者之间的协同效应能够促使Ｔｉ〇２产生的光生电子转移到石墨婦上，有效分离光生电子和空穴，从而提高Ｔｉ〇２光催化活性。关键词：光催化，改性纳米了做，Ｃ、Ｎ惨杂Ｔｉ〇２，ＡＣＦ／ｒＧＯ／ＴｉＣｈＳ元复合材料，甲基肋，甲酵，染料ＲｈＢＩＩＡｂｓｔｒａｃｔ化ｔｈｅｒａｐｉ