探索纳米二氧化钛粒子的制备及光催化降解苯酚废水研究

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1、北京化工大学硕士学位论文纳米二氧化钛粒子的制备及光催化降解苯酚废水研究姓名：阮继锋申请学位级别：硕士专业：化学工程指导教师：王子镐;李春喜2002.5.27i!室些三盔兰翌型童堑塑垒整———————=。，——一硒429，99纳米二氧化钛粒子的制备及光催化降解苯酚废水研究摘要bE均相半导体光催化技术在水污染控制，尤其在处理废水中难降解有机污染物方面具有独特的优越性口)本文主要研究了Tioz及其复合光催化剂的制备与表征；研究了具有工业应用背景的苯酚水溶液的光催化降解过程：另外，还对光催化与超声波技术的耦合进行了初步实验探讨。首

2、先，以无机盐四氯化钛为原料，采用加碱中和水解法制备出了纳米级二氧化钛粒子。利用正交实验方法研究了温度、浓度、溶液pH值、分散剂用量以及反应时间对粒子大小、分散性能和光催化性能的影响，并得到了二氧化钛光催化剂的最佳制备工艺条件。同时研究了不同条件制得的二氧化钛及其复合型光催化剂对苯酚水溶液的催化降解特性。实验发现除锐钛型TiO。具有良好的光催化活性外，无定型水合TiO。粒子也具有较好的催化活性。超声降解和光催化降解属于自由基历程的高级氧化技术，同时，超声空化效应还可以极大地改善光催化剂表面的传质效果，因此二者耦合可能会产生协

3、同效应。本文对苯酚溶液的超声降解、光降解、光催化降解以及超声一光催化联合降解过程进行了实验研究，并考察了温度对光降解和光催化降解的影响。谶果表明，40KHz，0．4W．cm。2的超声波对苯酚没有明显的降解作用，而对光催化降解只有轻微的促进作用。光降解和光催化降解的动力学曲线显著不同，说明二者的降解机理和动力学过程不同，但温度对二者均有显著的促进作用厂关键词：二氧化钛，纳米粒子，光催化，苯酚，四氯化钛，废水处理i!壅垡三盔堂堡主堂焦堡壅一STUDYONPREPARATIONOFNANOSIZEDTITANIUMDIOXIDE

4、ANDPHOTOCATALYSISOFPHENOLAQUEOUSSOLUTIONABSTRACTHeterogeneousphotocatalysisbysemiconductorshasuniqueadvantagesinwaterpollutioncontrol，especiallyinthetreatmentofwastewatercontainingpoisonousorganiccompoundswhicharehardtobedestroyed．Inthisthesis，thepreparationandcha

5、racterizationofphotocatalystsoftitaniumdioxideanditscompositeshavebeencarriedout．Meanwhile，photocatalysisofphenolaqueoussolutionhasbeenexperimentallystudiedconsideringitsstrongapplicationbackgroundinwastewatertreatment．Besides，thepossiblesynergeticeffectbetweenpho

6、tocatalysisandsonolysisunderultrasoundfieldhasbeeninvestigated．First，Nano-sizedtitaniumdioxideparticleswerepreparedwithprecipitationmethodunderalkalinecondition，inwhichdiluteammoniagaswascontinuouslyintroducedintotitaniumtetrachlorideacidicsolution．Effectsofsevera

7、linfluencingfactorssuchastemperature，titaniumconcentration，solutionPH，amountofdispersingagentaddedandthereactiontimeontheparticlesizes，aggregationandphotocatalyticperformanceswereinvestigatedexperimentally,andtheoptimumpreparationconditionswereobtained．Thephotocat

8、alysisexperimentsofphenolaqueoussolutionbytitaniumdioxideand／oritscompositeswerecarriedoutunderUV．irradiation．Itwasfoundthatinadditiontotheanatasecrysta