复合多孔矿物基微孔陶瓷负载纳米TiO2制备的研究

《复合多孔矿物基微孔陶瓷负载纳米TiO2制备的研究》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在学术论文-天天文库。

1、分类号：TB332密级：公开UDC：620编号：201431804011河北工业大学硕士学位论文复合多孔矿物基微孔陶瓷负载纳米TiO2制备的研究论文作者：赵妍学生类别：全日制专业学位类别：工程硕士领域名称：材料工程指导教师：梁秀红职称：副研究员DissertationSubmittedtoHebeiUniversityofTechnologyforTheMasterDegreeofMaterialsEngineeringPREPARATIONOFNANO-TiO2COATEDONPOROUSMINERAL-BASEDMICR

2、O-POROUSCERAMICSByZhaoYanSupervisor:AssociateprofessorLiangXiuhongMay2017摘要纳米TiO2是一种催化活性高并且化学性质稳定的光催化剂。为了解决粉体纳米TiO2在水溶液中易团聚、液固难分离、循环使用受到限制等难题，本文对纳米TiO2的负载进行研究。以硅藻土基多孔矿物为主要原料，制备高气孔率、高强度和良好吸附性能的复合多孔矿物基微孔陶瓷。选用性能优良的微孔陶瓷为载体，利用溶胶-凝胶和浸渍法对微孔陶瓷浸渍，得到负载纳米TiO2的微孔陶瓷。以亚甲基蓝为模板，研究

3、纳米TiO2/微孔陶瓷对亚甲基蓝的光催化降解性能。通过静液天平、X射线衍射仪（XRD）和紫外-可见吸收光谱仪（UV-vis）等测试对微孔陶瓷及纳米TiO2/微孔陶瓷的物理、吸附及催化性能进行表征。通过原料配比、粉体粒度及烧结温度等工艺参数的调控和优化，制备性能优异的微孔陶瓷。结果表明：烧结助剂含量为10%，硅藻土含量为40%，粉体中位粒径（d50）为5.165μm，烧结温度为1000℃时，微孔陶瓷成功地保留了硅藻土的原有孔洞，颗粒之间牢固的粘结在一起，孔隙分布均匀并且连通性良好。此时微孔陶瓷的气孔率为56.03%，抗压强度为

4、29.73MPa。微孔陶瓷使用量为2g时，对浓度为10mg/L，体积为50mL亚甲基蓝溶液的去除率为91%，微孔陶瓷表现出良好的吸附性能。以性能优良的微孔陶瓷为载体，对纳米TiO2进行负载。结果表明：纳米TiO2成功负载到微孔陶瓷表面且颗粒分布均匀；载体将锐钛矿相向金红石相的转变温度由700℃提高到900℃，负载后TiO2的晶粒尺寸明显减小；TiO2经负载后，吸收边产生蓝移现象，带隙能由3.14ev增加到3.18ev，电子-空穴具有更强的氧化还原能力，使TiO2的光催化能力提高。在紫外灯照下由亚甲基蓝溶液的去除实验可知，微孔

5、陶瓷使用量为1g时，对浓度为10mg/L，体积为50mL亚甲基蓝溶液的去除率为86%，而纳米TiO2/微孔陶瓷使用量为1g时，对浓度为10mg/L，体积为50mL亚甲基蓝溶液的去除率为100%，说明TiO2在光催化降解过程中具有十分重要的作用。纳米TiO2/微孔陶瓷重复使用6次过程中，对亚甲基蓝的去除率均高于90%，纳米TiO2/微孔陶瓷表现出较高的催化活性和使用稳定性，为负载型纳米TiO2的制备及对有机废水的处理提供了实验基础。关键字：微孔陶瓷二氧化钛吸附光催化亚甲基蓝IABSTRACTNano-TiO2isakindof

6、photocatalystwithhighcatalyticactivityandstablechemicalproperties.However,powderofnano-TiO2iseasytoreunite,itisdifficulttoseparatefromliquidanddifficulttoberecycled.Inordertosolvetheproblem,thispaperfocusedonexploitingsupportedTiO2.Firstofall,porousmineral-basedmic

7、ro-porousceramicswithhighporosity,highstrengthandhighadsorptionperformancewereobtained,usingdiatomite-basedporousmineralasmainmaterial.Thenmicro-porousceramicssupportedTiO2nanocompositeswereobtainedbysol-gelandimpregnationmethod,usingmicro-porousceramicswithexcelle

8、ntpropertiesascarrier.Thephotocatalystpropertiesofnano-TiO2/micro-porousceramicswereevaluatedwithmethyleneblueasthemodelpollutant.Thephysical,ads