学位论文 > 优秀研究生学位论文题录展示

悬浮型核（TiO2）/壳（SiO2）结构光催化反应器制备及特性研究

作　者: 苏琪映
导　师: 王晟
学　校: 浙江理工大学
专　业: 材料学
关键词: 二氧化钛 光催化 核壳结构 悬浮 层层自组装
分类号: TQ052
类　型: 硕士论文
年　份: 2014年
下　载: 3次
引　用: 0次
阅　读: 论文下载
 

内容摘要


随着工业化的发展，环境污染问题变得越来越严重，亟需一种经济、实用性强的处理技术来治理。TiO2光催化剂因其具有无毒价廉、氧化还原能力强，物理化学性质稳定等良好的性能得到了极大地关注。经历了几十年的研究，这种技术日益成熟，主要被应用于处理废水、有机污染物、垃圾渗滤液等等。但在实际工业化的应用中，仍然还有一些问题需要克服，如TiO2光催化效率不高、降解过程中难以回收而造成二次污染等问题，限制了TiO2光催化剂更好地发挥作用。正因为上述问题的存在，需要进一步进行研究，探索在实际应用中更便捷、实用性更强的方案。本实验室具有成熟的制备TiO2@@SiO2核壳中空纳米粒子的技术，在此基础之上，用十八烷基三乙氧基硅烷（ODTS）进行表面疏水改性制备得到漂浮的空气-水界面光催化剂（TiO2@@SiO2-O），并对其结构和性能进行了表征。经过ODTS的修饰，即使经过超声或紫外光照处理之后，TiO2@@SiO2-O纳米粒子仍然能够很稳定地悬浮在水-空气界面之间。然后用TiO2@@SiO2-O纳米粒子来降解甲基橙染料，通过气相光谱测试、紫外-可见光谱分析、总有机碳（TOC）的分析，结果表明甲基橙溶液能够完全被降解。此外，TiO2@@SiO2-O纳米粒子也能有效地降解工业高浓度的垃圾渗滤液。用不同烷基链段的硅烷偶联剂对核壳中空纳米粒子TiO2@@SiO2进行接枝，结果表明十八烷基三乙氧基硅烷（ODTS）是最佳的接枝链段，接触角增加到111.4°，达到理想的疏水效果。用这种疏水的界面光催化剂来考察其对罗丹明B的降解机理，通过吸附和降解实验的研究，发现在降解之前暗场处理过后，粒子的孔径有所减小，染料浓度降低，根据这些结果来对其降解机理进行推测。具体染料的降解过程还有待于进一步去验证。由于TiO2@@SiO2核壳中空纳米粒子的中空层空间小（2-3nm），无法更进一步研究其空腔中吸附的情况，因此将此体系扩大进行探索研究就显得十分必要。首先，以乙二醇为螯合剂，丙酮作为溶剂，采用溶胶-凝胶的方法制备了不同粒径的单分散球形二氧化钛粒子，并且讨论了各种实验参数对粒子形态以及分散性的影响。在制备得到的单分散球形二氧化钛粒子的基础之上，通过葡萄糖溶液水热法包碳、St ber方法包硅制备了TiO2@@SiO2核壳中空球，分别研究了葡萄糖溶液的浓度以及TEOS用量对粒子包裹的影响，最终确定了最佳实验条件：包碳的葡萄糖浓度为0.1M，包硅的TEOS用量为1.5mL，并且是分段等量多次滴加。最后对制备得到的TiO2@@SiO2核壳中空粒子进行表征，TiO2@@SiO2的尺寸约为500nm，比表面积为44.5m2/g，SiO2壳层厚度约为40nm，壳层上小孔的直径约为4nm。

全文目录


摘要  4-6
ABSTRACT  6-11
第一章 引言  11-27
  1.1 研究背景  11-12
  1.2 TiO_2光催化剂的相关研究  12-15
    1.2.1 TiO_2降解有机污染物  12-13
    1.2.2 TiO_2光催化剂实用化的问题  13-15
  1.3 TiO_2球形粒子的研究  15-19
    1.3.1 TiO_2球形粒子的制备方法  15-18
    1.3.2 TiO_2核壳结构制备的研究  18-19
  1.4 层层自组装技术  19-25
    1.4.1 水热法包碳的研究  20-23
    1.4.2 St ber 法包裹技术的研究  23-25
  1.5 纳米 TiO_2光催化剂在目前研究中存在的缺点和不足  25
  1.6 研究意义和研究内容  25-27
第二章 核/壳中空型界面光催化剂的合成与表征  27-41
  2.1 前言  27-28
  2.2 实验部分  28-33
    2.2.1 主要试剂及实验仪器  28-29
    2.2.2 实验内容  29-32
    2.2.3 测试方法与仪器  32-33
  2.3 结果讨论  33-40
    2.3.1 核壳中空纳米粒子 TiO_2@@SiO_2的结构表征  33-35
    2.3.2 核壳中空纳米粒子 TiO_2@@SiO_2的表面疏水改性  35-37
    2.3.3 空气-水界面光催化体系的光催化研究  37-39
    2.3.4 空气-水界面光催化剂降解高浓度的垃圾渗滤液  39-40
  2.4 结论  40-41
第三章 悬浮型光催化剂降解染料的机理研究  41-51
  3.1 前言  41-42
  3.2 实验部分  42-45
    3.2.1 主要试剂及实验仪器  42-43
    3.2.2 实验内容  43-44
    3.2.3 测试方法与仪器  44-45
  3.3 结果讨论  45-50
    3.3.1 不同碳链长度的硅烷偶联剂的选择  45-46
    3.3.2 界面光催化剂 TiO_2@@SiO_2-O_3SiC_(18)H_(37)的光稳定性测试  46-47
    3.3.3 在界面漂浮中空系统对罗丹明 B 的吸附试验  47-49
    3.3.4 界面漂浮中空系统光催化模式下对罗丹明 B 的降解实验  49
    3.3.5 界面漂浮系统进行光催化的机理探究  49-50
  3.4 结论  50-51
第四章 二氧化钛球形粒子的制备及表征  51-60
  4.1 前言  51-52
  4.2 实验部分  52-54
    4.2.1 主要试剂及实验仪器  52
    4.2.2 实验内容  52-53
    4.2.3 测试方法及仪器  53-54
  4.3 结果讨论  54-58
    4.3.1 H_2O 的用量对 TiO_2球形粒子形貌的影响  54-55
    4.3.2 乙二醇用量对 TiO_2球形粒子形貌的影响  55
    4.3.3 陈化时间对 TiO_2球形粒子形貌的影响  55-56
    4.3.4 煅烧对于 TiO_2球形粒子形貌及晶型的影响  56-57
    4.3.5 TG-DSC 分析  57-58
  4.4 结论  58-60
第五章 TiO_2@@SiO_2中空球的制备及表征  60-70
  5.1 前言  60-61
  5.2 实验部分  61-63
    5.2.1 主要试剂及实验仪器  61
    5.2.2 实验内容  61-62
    5.2.3 表征手段及仪器  62-63
  5.3 结果讨论  63-69
    5.3.1 TiO_2及包碳后粒子的表征  63-65
    5.3.2 St ber 法包硅的调控  65-67
    5.3.3 最佳 TiO_2@@SiO_2的表征  67-69
  5.4 结论  69-70
第六章 总结与展望  70-72
  6.1 总结  70-71
  6.2 不足和展望  71-72
参考文献  72-81
硕士期间发表论文  81-82
致谢  82

相似论文

  1. 钛酸盐光催化剂的制备及光催化分解水性能,O643.36
  2. 基于酚醛树脂活性炭的制备及负载TiO2吸附—光催化性能,TQ424.19
  3. 基于无源性的控制及其在磁悬浮系统中的应用,TP13
  4. 可磁分离的TiO2基光催化纳米纤维的制备研究,TB383.1
  5. Fe，V共掺杂TiO2催化剂的合成、表征及其性能研究,O614.411
  6. 静电纺丝法制备TiO2及其光催化行为的研究,O614.411
  7. 多壁碳纳米管负载Au@Pt、Au@Pd核壳结构催化剂的制备及电化学性能研究,O643.36
  8. 高性能聚丙烯腈的合成与表征,O631.3
  9. 掺杂锐钛矿型二氧化钛光催化性能的第一性原理计算,O643.36
  10. 功能化纳米二氧化钛多孔材料的制备、表征及性能研究,TB383.1
  11. 物料悬浮速度智能测试系统的设计研究,S220.2
  12. 20%毒死蜱微囊悬浮剂制备及质量检测方法研究,S482.3
  13. 生物催化/光催化联合降解毒死蜱的研究,X592
  14. 铁、镧掺杂纳米TiO2的制备及光催化性能研究,O614.411
  15. 基于绿色化学理念的纳米硫化镉的合成及应用,O614.242
  16. 半导体光催化材料的制备及其光催化性能研究,O643.36
  17. 微囊藻毒素的降解与消除方法研究,X173
  18. 多孔氧化铜空心微球的制备及表征,O614.121
  19. 纳米LaFeO3的可控合成及其与TiO2桥联复合光催化剂建构,O643.36
  20. ZnO-TiO2复合体的改性及其光催化性能研究,X703
  21. 修饰对TiO2表面光伏特性的影响及其机制研究,O614.411

中图分类: > 工业技术 > 化学工业 > 一般性问题 > 化工机械与仪器、设备 > 化学反应过程机械与设备
© 2012 www.xueweilunwen.com