石墨烯二氧化钛降解亚甲基蓝的研究

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1、＇Ｔ遗寧新波未營ＵｎｉｖｅｒｓｉｔｏｆＳｃｉｅｎｃｅａｎｄＴｅｃｈｎｏｌｏＬｉａｏｎｉｎｙｇｙｇ损±等恆巧交ＴＨＥＳ’ＥＩＳＦＯＲＭＡＳＴＥＲＳＤＥＧＲＥ？－ｒ譯一石墨煤／二氧化紋降解亚甲基蓝的硏究作者：赵丹丹指导教师：王喜全教授学科：化学工程与技术Ｉ‘：答辩日期：２０１５年０３月１２日屬蜀ｉｉ独创性黄明本人声明所呈交的论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得的研。１巧成果尽我所知，除了文中特别加：＾标注和致谢的地方外，论文中不包含其他人己经发表或撰写

2、过的研究成果，也不包含为获得迁宁科技大学或其它教育机构一的学位或证书而使用过的材料，与我同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示了谢意。论文作者签名：输舟舟曰期：Ｗ巧年３月／三日关于论文使用授权的说明本人完全了解迁宁科技大学有关保留、使用学位论文的规定，目Ｐ；学校有权保留送交论文的复印件：，允许论文被查阅和借阅学校可切公布论文的全部或部分内容，可采用影印、缩印或其他复制手段保存论文。□。本学位论文属于；保密在年解密后适用本授权书＂＂不保密（请在上方框内打Ｖ）：论文作者签名：據评舟日期巧

3、年養月２日／指导教师签名：日期；Ｗ年月日若）巧／+分类号TQ174.59密级公开UDC单位代码10146学号122081700244硕士学位论文石墨烯/二氧化钛降解亚甲基蓝的研究研究生姓名：赵丹丹指导教师：王喜全教授工作单位：辽宁科技大学论文提交日期：2015.03.06答辩日期：2015.03.12学位授予日期：2015.03.30授予单位：辽宁科技大学论文评阅人：王喜全教授工作单位：辽宁科技大学论文评阅人：潘大伟副教授工作单位：辽宁科技大学答辩委员会主席：徐红波教授工作单位：辽宁科技大学StudyonDegradationofMethyleneBl

4、uebyGraphene/TiO2AthesisSubmittedtoUniversityofScienceandTechnologyLiaoningbyZhaoDandan(ChemicalEngineeringandTechnology)Supervisor:Prof.WangXiquanMarch06,2015中文摘要中文摘要二氧化钛作为一种环保型光催化材料，以其稳定性好、无毒无害、无二次污染、污染物降解能力强等优点受到人们的广泛关注。但是二氧化钛是一种宽禁带材料，光谱吸收范围狭窄，光生电子-空穴复合率高，且纳米粒子容易团聚，制约了其在实际生产中的广泛应

5、用。因此，如何提高二氧化钛的光催化性能以及拓展其光谱吸收范围成为研究热点。本论文以自制氧化石墨和钛酸丁酯为前驱物，采用一步水热法制备石墨烯/二氧化钛复合催化剂，并研究亚甲基蓝染料在光催化氧化的降解历程和动力学模型。研究内容如下：（1）采用改进Hummers制备氧化石墨，以自制氧化石墨和钛酸丁酯为前驱物制备不同石墨烯含量的复合催化剂。研究了掺杂量对复合催化剂的光催化活性影响，并利用SEM，TEM，XRD等对复合催化剂的结构和形貌进行表征。结果表明：复合催化剂中石墨烯含量为5%时，对亚甲基蓝的降解效果最好；在水热反应中，形成了粒径为25nm左右的锐钛矿型二氧化钛，

6、分散性良好；复合催化剂可对可见光产生响应；在紫外灯下，亚甲基蓝经光催化反应60min后可被降解。（2）利用复合催化剂处理亚甲基蓝模拟染料废水，研究复合催化剂的回收利用率和最佳反应条件。结果表明：石墨烯/二氧化钛具有良好的稳定性，可重复使用。最佳反应条件：模拟染料浓度20mg/L，复合催化剂投加量100mg，反应时间60min。（3）综合多种光谱分析，推断出亚甲基蓝在光催化处理过程中的降解历程。亚甲基蓝的降解历程为羟基自由基首先攻击染料分子的生色基团即氮硫杂环，使其遭到破坏而脱色；然后攻击染料的降解中间产物，再经过一系列反应过程最终被矿化为CO2和H2O等小分子

7、物质。（4）对复合催化剂处理亚甲基蓝模拟染料废水进行动力学研究。由光催化反应动力学研究表明复合催化剂光催化降解亚甲基蓝符合一级反应动力学模型：0.323160.7117CCexp(0.0037CQt)。00本论文的创新性如下：首先，将石墨烯引入二氧化钛，提高了二氧化钛的光催化性能，扩展其光谱吸收范围。其次，利用UV/Vis、FT-IR和GC-MS等分析检测仪器对石墨烯/二氧化钛降解亚甲基蓝染料的中间产物和最终产物进行检测，推断出亚甲基蓝在光催化氧化中的降解历程，为探索染料废水的降解规律提供了重要的理论依据与技术路线。关键词：石墨烯/二氧化钛；光催化；亚甲基

8、蓝；水热法iiABSTRACTABST