新型三元复合催化剂tio_2-石墨mgo的制备及光催化去除水中刚果红染料的研究

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1、硕士学位论文MASTER’SDISSERTATIO论文题目新型三元复合催化剂TiO2-石墨/MgO的制备及光催化去除水中刚果红染料的研究作者姓名刘艳芳学科专业环境科学指导教师盛义平教授2015年5月中图分类号：X703学校代码：10216UDC：502密级：公开工学硕士学位论文新型三元复合催化剂TiO2-石墨/MgO的制备及光催化去除水中刚果红染料的研究硕士研究生：刘艳芳导师：盛义平教授申请学位：工学硕士学科专业：环境科学所在单位：环境与化学工程学院答辩日期：2015年5月授予学位单位：燕山大学-I-ADissertationinEnvi

2、ronmentalSciencePHOTOCATALYTICREMOVALOFCONGOREDDEYINWATERWITHANEWTERNARYPHOTOCATALYSTTiO2-Graphite/MgOUNDERSOLARIRRADIATIONbyLiuYanfangSupervisor:ProfessorShengYipingYanshanUniversityMay,2015-II-燕山大学硕士学位论文原创性声明本人郑重声明：此处所提交的硕士学位论文《新型三元复合催化剂TiO2-石墨/MgO的制备及光催化去除水中刚果红染料的研究》，是

3、本人在导师指导下，在燕山大学攻读硕士学位期间独立进行研究工作所取得的成果。论文中除已注明部分外不包含他人已发表或撰写过的研究成果。对本文的研究工作做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式注明。本声明的法律结果将完全由本人承担。作者签字：日期：年月日燕山大学硕士学位论文使用授权书《新型三元复合催化剂TiO2-石墨/MgO的制备及光催化去除水中刚果红染料的研究》系本人在燕山大学攻读硕士学位期间在导师指导下完成的硕士学位论文。本论文的研究成果归燕山大学所有，本论文的研究内容不得以其它单位的名义发表。本人完全了解燕山大学关于保存、使用学位论

4、文的规定，同意学校保留并向有关部门送交论文的复印件和电子版本，允许论文被查阅和借阅。本人授权燕山大学，可以采用影印、缩印或其它复制手段保存论文，可以公布论文的全部或部分内容。保密□，在年解密后适用本授权书。本学位论文属于不保密□。（请在以上相应方框内打“√”）作者签名：日期：年月日导师签名：日期：年月日-III-摘要针对纯TiO2的吸附能力不足和光生电子-空穴对的再复合速率快这一缺点，探讨了利用TiO2与MgO、Mg(OH)2、MgFe2O4进行复合的方法来提高催化剂的活性。首先，采用溶胶-凝胶法制备了二元复合催化剂TiO2-MgO，Mg

5、O用于提高催化剂对难降解有机污染物的吸附能力，从而提高TiO2-MgO的光催化能力。为了证实TiO2-MgO的吸附能力和光催化能力，对刚果红染料溶液分别进行了吸附实验和太阳光下的光催化实验，实验结果表明，随着MgO比例的增加，TiO2-MgO的吸附能力会随之提高，TiO2与MgO的最优比例为1:0.010，当比例大于1:0.010时，随着MgO比例的增加，TiO2-MgO的光催化活性会随之提高，而当比例小于1:0.010，随着MgO比例的增加，TiO2-MgO的光催化活性不会再继续提高。对二元复合催化剂TiO2-MgO的表征结果表明TiO

6、2-MgO中的TiO2为单一的锐钛矿型，并且MgO很好地分散在了TiO2-MgO中。然后，通过溶胶-凝胶法制备了磁性半导体MgFe2O4材料，并通过溶胶-凝胶法制备了二元复合催化剂TiO2-MgFe2O4和二元复合催化剂TiO2-Mg(OH)2。在太阳光下对水中的刚果红染料的光催化实验表明TiO2-MgFe2O4和TiO2-Mg(OH)2的光催化活性与纯TiO2相比，并没有得到明显的提高。最后，制备了新型三元复合催化剂TiO2-石墨/MgO。其中，石墨用来促进光生电子-空穴对的分离，而MgO用来提高催化剂对难降解有机污染物的吸附能力，二者

7、在光催化去除水中的刚果红染料时表现出了协同作用。对所制备的TiO2-石墨/MgO的表征结果表明TiO2-石墨/MgO中的TiO2为单一的锐钛矿型，并且石墨和MgO很好地分散在了三元复合催化剂TiO2-石墨/MgO中。为了研究TiO2-石墨/MgO的光催化活性，在太阳光下进行了刚果红染料的去除实验。实验结果表明：纯TiO2、TiO2-MgO、TiO2-石墨和TiO2-(MgO+石墨)作为光催化剂时的表观去除速率常数分别-1为0.0151、0.0179、0.0188和0.0214min，而TiO2-石墨/MgO作为光催化剂时的表−1观去除速率

8、常数可以达到0.0306min，表现出了明显的协同作用。关键词：TiO2；MgO；石墨；吸附；光催化；协同效应-IV-AbstractConsideringthelowadsorptionca