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纳米TiO_2薄膜的制备及其光催化性能的研究

作　者: 史振彦
导　师: 田鹏
学　校: 沈阳师范大学
专　业: 分析化学
关键词: 纳米二氧化钛制备光催化降解亚甲基蓝罗丹明B 双酚A 对氯酚
分类号: O614.411
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
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内容摘要

采用传统的溶胶-凝胶法以及改良的溶胶-凝胶法制得了纳米二氧化钛溶胶。对实验原理,实验工艺,原料的选配及实验参量等因素进行了阐述,其重点是实验参量的研究。以钛酸四丁酯为钛源,双氧水为络合剂的溶胶-凝胶-沉淀解胶法制备纳米二氧化钛溶胶,其中水与钛酸四丁酯的摩尔比为1：7；双氧水与钛酸四丁酯的摩尔比为1：17；反应温度控制在20℃左右即可；传统的溶胶凝胶法,钛酸四丁酯为钛源,无水乙醇为溶剂,冰醋酸或三乙醇胺为络合剂,其较佳的实验条件是采用滴加的方式加入水,且将水与乙醇和pH调节剂配成混合溶液；水与钛酸四丁酯的摩尔比值取6～7；乙醇与钛酸四丁酯的摩尔比值取27～28；pH控制在3～4或8～9；水解的温度控制在20～30℃；四氯化钛、无水乙醇、聚乙二醇600为反应物的非水解溶胶-凝胶法制备纳米二氧化钛溶胶,其较佳的实验条件是无水乙醇与四氯化钛的摩尔比为7：1；PEG与四氯化钛的摩尔比为0.1：1；反应温度控制在0℃左右。采用旋转提拉法以载玻片为基底制备了纳米二氧化钛薄膜,根据实验得到了在最佳溶胶实验的条件下的最佳镀膜次数、煅烧温度、煅烧时间,并对其进行了XRD的测定。本论文的另一个实验目的是为了给二氧化钛光催化降解污水中的有机污染物提供参考。以亚甲基蓝、罗丹明B、双酚A、对氯酚模拟工业废水。在实验中考察了众多实验因素对光催化降解的影响。在实验中发现二氧化钛薄膜催化剂的加入量、降解液的初始浓度、降解液的pH、光照时间、光照强度、降解温度等因素对纳米二氧化钛薄膜光催化降解能力的影响。并对最佳降解条件下的降解后的溶液进行了化学耗氧量(COD)的测定,其得到的结果较为理想。

全文目录

摘要  4-5
Abstract  5-7
目录  7-9
第一章绪论  9-23
  1.1 纳米二氧化钛光催化剂的研究  9-17
    1.1.1 二氧化钛的光催化机理  9-11
    1.1.2 二氧化钛薄膜的制备方法  11-13
    1.1.3 二氧化钛薄膜光催化的影响因素  13-15
    1.1.4 纳米二氧化钛在光催化中的应用  15-17
  1.2 我国的水资源现状及污水处理  17-23
    1.2.1 我国水资源现状  17
    1.2.2 工业废水的分类  17-18
    1.2.3 纳米二氧化钛在废水处理中的应用  18-23
第二章二氧化钛薄膜的制备及其光化学活性的研究  23-47
  2.1 实验试剂及仪器  23
    2.1.1 实验试剂  23
    2.1.2 实验仪器  23
  2.2 SOL-GEL—沉淀解胶法制备纳米二氧化钛  23-27
    2.2.1 反应原理  24
    2.2.2 实验方法  24
    2.2.3 不同加水量对胶凝时间的影响  24-25
    2.2.4 双氧水加入量对胶凝时间的影响  25-26
    2.2.5 反应温度对胶凝时间的影响  26-27
    2.2.6 小结  27
  2.3 SOL-GEL法制备纳米二氧化钛  27-33
    2.3.1 实验原理  27-28
    2.3.2 实验方法  28
    2.3.3 溶液pH值对胶凝时间的影响  28-29
    2.3.4 加水量对胶凝时间的影响  29-30
    2.3.5 乙醇用量对胶凝时间的影响  30-31
    2.3.6 水解温度对胶凝时间的影响  31-32
    2.3.7 其他反应条件对胶凝时间的影响  32
    2.3.8 小结  32-33
  2.4 非水解溶胶-凝胶法制备纳米二氧化钛  33-37
    2.4.1 反应原理  33
    2.4.2 实验方法  33-34
    2.4.3 不同无水乙醇量对胶凝时间的影响  34
    2.4.5 不同PEG的量对胶凝时间的影响  34-35
    2.4.6 TiCl_4的加入量对胶凝时间的影响  35-36
    2.4.7 反应温度对胶凝时间的影响  36-37
    2.4.8 小结  37
  2.5 薄膜的制备及其光学性能的研究  37-43
    2.5.1 二氧化钛薄膜的制备  37
    2.5.2 玻璃基底的准备  37
    2.5.3 旋转涂胶  37-38
    2.5.4 煅烧处理  38
    2.5.5 影响二氧化钛薄膜光催化性能的因素  38-43
    2.5.6 小结  43
  2.6 纳米二氧化钛的XRD表征  43-46
  2.7 本章小结  46-47
第三章 TIO_2的光催化降解应用  47-69
  3.1 实验试剂及仪器  47-48
    3.1.1 实验试剂  47
    3.1.2 实验仪器  47-48
  3.2 实验装置  48
  3.3 实验方法  48
  3.4 溶液吸收曲线和标准曲线的绘制  48-52
    3.4.1 吸收曲线  48-50
    3.4.2 标准工作曲线  50-52
  3.5 影响TIO_2光降解的因素  52-65
    3.5.1 参比实验  52-53
    3.5.2 催化剂的加入量对降解率的影响  53-55
    3.5.3 降解液的初始浓度对降解率的影响  55-57
    3.5.4 降解液的pH对降解率的影响  57-60
    3.5.5 光照时间对降解率的影响  60-61
    3.5.6 不同光源对降解率的影响  61-63
    3.5.7 降解温度对降解率的影响  63-65
  3.6 降解液化学耗氧量的测定  65-68
    3.6.1 化学耗氧量COD的工作曲线  65-66
    3.6.2 降解液的COD的测定  66-68
  3.7 本章小结  68-69
结论  69-71
参考文献  71-80
致谢  80-81
作者简介  81-82

纳米TiO_2薄膜的制备及其光催化性能的研究

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