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二氧化钛/碳纳米管复合光催化剂的制备及其性能表征

作　者: 刘世举
导　师: 王志
学　校: 沈阳航空工业学院
专　业: 安全技术及工程
关键词: 光催化 TiO2 碳纳米管 室内空气污染 甲基橙 甲醛
分类号: O643.36
类　型: 硕士论文
年　份: 2009年
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内容摘要


纳米TiO2是一种新型的空气净化剂,具有高效、无毒、低成本、能有效的分解室内空气污染物,因而在室内空气污染治理中倍受关注,被称作是最理想的空气净化材料。TiO2是一种具有良好降解效果的室内空气净化材料,但其分散性较差,与空气的接触面积小,会影响到其降解效果。碳纳米管有很大的表面积和良好的吸附性能,可以最大限度地提高催化剂催化活性。本文采用碳纳米管作为载体,以钛酸丁酯为前驱物,使用溶胶—凝胶法制备了复合光催化剂TiO2-CNTs,并通过马弗炉不同温度加热过程,制出相对比表面积较大、纯度高、孔径适宜且分布窄的锐钛型的TiO2-CNTs纳米粉末。并选用最常用的甲基橙作为检测试剂,通过对的降解来研究TiO2-CNTs降解污染物的效果。同时,通过甲基橙的降解率来选择较好的各物质配比关系。制备二氧化钛的最佳试剂配比为:钛酸丁酯:无水乙醇:乙酰丙酮:聚乙二醇:硝酸:水=10:25:0.8:0 .1714:0.15:3（体积比）。通过在二氧化钛中加入不同量的碳纳米管制成的复合光催化剂,其效果均优于单纯的二氧化钛粉体降解甲基橙的效果.当加入0.1g碳纳米管时效果最优,对甲基橙的降解率提高了近50%。最后,将TiO2-CNTs在玻璃基底上拉膜、焙烧,用自制实验装置来检测TiO2-CNTs复合光催化剂对空气中甲醛的降解效果,并与单纯的二氧化钛薄膜降解效果进行对比,结果表明加入二氧化钛制成的复合光催化剂对空气中甲醛的降解效果要比二氧化钛的降解效果提高2%左右。

全文目录


摘要  6-7
Abstract  7-12
第1章 绪论  12-19
  1.1 室内空气污染现状  12-13
  1.2 室内空气污染的治理方法  13
  1.3 光催化剂的研究意义  13-17
    1.3.1 二氧化钛的结构简介  14
    1.3.2 二氧化钛光催化的基本原理  14-15
    1.3.3 二氧化钛光催化技术的国内外发展现状  15-16
    1.3.4 二氧化钛的光催化性能  16-17
  1.4 复合光催化技术国内外发展现状  17-18
  1.5 本文研究的目的  18-19
第2章 二氧化钛光催化剂的制备  19-25
  2.1 溶胶—凝胶法制备二氧化钛胶体实验原理及过程  19-22
    2.1.1 实验仪器及化学药品  19
    2.1.2 实验原理  19-20
    2.1.3 二氧化钛溶胶制备工艺流程  20
    2.1.4 溶胶凝胶法制备二氧化钛胶体的优点  20-21
    2.1.5 实验过程  21-22
  2.2 溶胶-凝胶反应中添加剂对反应的影响  22-23
  2.3 二氧化钛粉体的制备  23-24
  2.4 本章小结  24-25
第3章 二氧化钛/碳纳米管复合光催化剂的制备  25-32
  3.1 碳纳米管的结构、催化性能  25-26
  3.2 二氧化钛/碳纳米管粉体的制备  26
  3.3 二氧化钛/碳纳米管薄膜的制备  26-29
    3.3.1 实验仪器和试剂  26-28
    3.3.2 实验过程  28-29
  3.4 二氧化钛/碳纳米管薄膜制备过程中的影响因素  29-31
    3.4.1 无水乙醇加入量的影响  29
    3.4.2 去离子水加入量和加水方式的影响  29-30
    3.4.3 络合剂和添加剂对溶胶凝胶的影响  30
    3.4.4 浓硝酸用量对凝胶时间的影响  30
    3.4.5 提拉条件对膜的影响  30-31
    3.4.6 热处理温度的影响  31
    3.4.7 热处理加温速度的影响  31
  3.5 本章小结  31-32
第4章 二氧化钛/碳纳米管复合光催化剂的活性研究  32-47
  4.1 二氧化钛/碳纳米管复合光催化剂的降解甲基橙比较实验  32
  4.2 光催化实验甲基橙降解率的计算  32
  4.3 甲基橙实验空白降解率的确定  32-38
    4.3.1 阳光下降解实验  33-37
    4.3.2 紫外光下降解实验  37-38
  4.4 二氧化钛/碳纳米管复合光催化剂的降解甲醛比较实验  38-46
    4.4.1 主要试剂  38-39
    4.4.2 甲醛标准储备液的配制  39-40
    4.4.3 实验主要仪器  40
    4.4.4 样品的采集  40-41
    4.4.5 标准曲线的绘制  41-43
    4.4.6 二氧化钛/碳纳米管薄膜与二氧化钛薄膜降解甲醛对比实验  43-46
  4.5 本章小节  46-47
结论  47-48
参考文献  48-50
致谢  50-51
攻读硕士期间发表（含录用）的学术论文  51

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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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