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S-TiO_2光催化剂的制备改性与负载的研究

作　者: 白倩
导　师: 郑经堂；巩春伟
学　校: 中国石油大学
专　业: 化学工程
关键词: S-TiO2 掺杂 ACF负载 光催化
分类号: O643.36
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
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内容摘要


本研究用溶胶凝胶法制备了TiO2、S掺杂改性的S-TiO2、La掺杂改性的La-TiO2和La/S共掺杂改性的La/S-TiO2,对制备的掺杂改性的样品进行XRD、UV-vis、FTIR表征分析。以活性碳纤维（ACF）为载体,采用溶胶-凝胶法和偶联法两种方法制备了载有S掺杂TiO2薄膜的负载型复合光催化剂S-TiO2/ACF。实验中以甲基橙为模拟污染物,测试了样品的光催化活性。S的加入抑制了催化剂粒子的增长,起到细化粒子的作用,并且S的加入会引起晶格畸变;UV-vis分析表明,S掺杂使TiO2的吸收边带红移,帯隙减小，提高了其光催化活性。IR分析表明,S掺杂后TiO2的结构发生了变化。在紫外光下,S的最佳掺杂摩尔百分比为10%,最佳煅烧温度为500℃;在可见光下,S的最佳掺杂摩尔百分比为5%,最佳煅烧温度为600℃。La/S共掺杂TiO2的掺杂型催化剂中,最佳煅烧温度为600℃,最佳掺杂量为n（La）∶n（S）∶n（TiO2）=0.1%∶10%∶1。共掺杂制备的光催化剂的光催化活性高于纯TiO2和S、La单掺杂TiO2。La掺杂后使得S-TiO2光吸收增强且明显红移。负载体系中,偶联法制备的催化剂由于环氧树脂的粘结作用,催化剂的重复使用性好。在紫外光照射下,负载型催化剂能在较短时间内将甲基橙降解,是由ACF的吸附和TiO2的光催化协同降解。在循环使用中,形成污染物分子吸附、光催化降解、降解矿化的小分子脱附这种动态平衡。

全文目录


摘要  4-5
Abstract  5-10
第一章 前言  10-31
  1.1 引言  10
  1.2 催化剂Ti0_2  10-13
    1.2.1 Ti0_2的能带结构  11
    1.2.2 激发半导体的能量松弛过程  11-12
    1.2.3 光催化反应机理  12-13
  1.3 表面修饰Ti0_2的方法  13-19
    1.3.1 半导体复合  14-15
    1.3.2 染料敏化  15
    1.3.3 金属沉积  15-16
    1.3.4 金属掺杂  16-18
    1.3.5 非金属掺杂  18-19
  1.4 掺杂型Ti0_2 的制备方法  19-21
    1.4.1 溶胶-凝胶法  19-20
    1.4.2 水解法  20
    1.4.3 水热法  20
    1.4.4 反胶束法  20-21
  1.5 Ti0_2 的负载技术  21-25
    1.5.1 载体的选择  21-23
    1.5.2 Ti0_2 的负载方法  23-25
  1.6 Ti0_2 光催化剂与环境保护  25-29
    1.6.1 纳米Ti0_2 在治理环境中的应用  25-29
    1.6.2 Ti0_2 为基的环保材料  29
  1.7 本选题的研究内容与思路  29-31
    1.7.1 研究目标  29
    1.7.2 研究内容  29-31
第二章 S掺杂Ti0_2的制备及光催化性能研究  31-44
  2.1 引言  31
  2.2 催化剂的制备  31-32
    2.2.1 实验试剂和仪器  31-32
    2.2.2 S-Ti0_2 的制备  32
  2.3 样品的表征与分析  32-37
    2.3.1 X射线衍射分析（XRD）  33-34
    2.3.2 紫外可见吸收光谱（UV-vis）分析  34-36
    2.3.3 红外光谱分析（IR）  36-37
  2.4 样品的光催化活性测试  37-42
    2.4.1 S掺杂量对Ti0_2 催化性能的影响  38-40
    2.4.2 煅烧温度的影响  40-42
  2.5 S掺杂提高纳米Ti0_2 光催化活性的机理分析  42-43
  2.6 本章小结  43-44
第三章 S、La共掺杂Ti0_2的制备及光催化性能研究  44-56
  3.1 引言  44-45
  3.2 催化剂的制备  45-46
    3.2.1 实验试剂和仪器  45
    3.2.2 S-La/Ti0_2 的制备  45-46
  3.3 样品的表征与分析  46-50
    3.3.1 紫外―可见吸收光谱（UV-vis）  46-48
    3.3.2 红外光谱（IR）分析  48-50
  3.4 样品的光催化活性测试  50-54
    3.4.1 不同离子掺杂的Ti0_2 的催化活性的比较  50-52
    3.4.2 La掺杂量对S-Ti0_2 催化性能的影响  52-53
    3.4.3 煅烧温度对催化剂活性的影响  53-54
  3.5 La掺杂提高Ti0_2 光催化活性的机理分析  54
  3.6 本章小结  54-56
第四章 S-Ti0_2/ACF的制备及光催化性能研究  56-64
  4.1 引言  56-57
  4.2 催化剂的制备  57-58
    4.2.1 实验试剂和仪器  57
    4.2.2 S-Ti0_2/ACF的制备  57-58
  4.3 两种方法制得的催化剂的表征与分析  58-59
  4.4 样品的光催化活性测试  59-62
  4.5 本章小结  62-64
结论  64-65
参考文献  65-71
致谢  71

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中图分类: > 数理科学和化学 > 化学 > 物理化学（理论化学）、化学物理学 > 化学动力学、催化作用 > 催化 > 催化剂
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