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自制改性TiO_2可见光降解亚甲基蓝的研究

作　者: 刘伟娜
导　师: 王丽华
学　校: 辽宁工程技术大学
专　业: 环境工程
关键词: 光催化 溶胶-水热法 可见光 亚甲基蓝 镧掺杂
分类号: X13
类　型: 硕士论文
年　份: 2009年
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内容摘要


为了提高纯TiO2的光催化活性和可见光的利用率,有效处理难降解有机废水,本文采用Fe掺杂和La掺杂的改性方法。利用溶胶-水热法制备掺杂Fe、La金属离子的改性TiO2,并同自制的纯TiO2在降解能力方面进行比较。通过实验确定了各反应物的最佳配比(体积比)为乙醇：去离子水：冰醋酸：钛酸丁酯=10：2：1：2,最佳水热温度为180℃,水热时间为8h,Fe3+的最佳掺杂量为1.0%(摩尔百分含量),La3+的最佳掺杂量为1.0%(摩尔百分含量)。对自制TiO2的吸附性能和光催化性能进行研究,以亚甲基蓝溶液模拟染料废水作为目标降解液,用普通白炽灯模拟可见光源。实验结果表明：在25℃、pH=10,TiO2投加量为0.2g/L时,经过大约2.5h,TiO2对亚甲基蓝的吸附达到平衡。纯Ti02的饱和吸附量为14.81mg/L,掺铁TiO2的为16.13mg/L,掺镧TiO2的为18.18mg/L。自制TiO2对5mg/L和10mg/L的亚甲基蓝能充分的吸收。TiO2的最佳降解条件为：光照时间4h,溶液pH=10,催化剂投加量为0.2g/L,亚甲基蓝溶液的初始浓度5mg/L。在最佳降解条件下纯Ti02对亚甲基蓝的去除率可达到53.17%,掺铁TiO2对亚甲基蓝的去除率可达到67.38%,掺镧TiO2对亚甲基蓝溶液的率可达到77.76%。实验数据证明：掺杂铁和镧离子可以提高TiO2的光催化活性,并且掺镧TiO2的光催化活性要高于掺铁TiO2的光催化活性。

全文目录


致谢  4-5
摘要  5-6
Abstract  6-10
1 绪论  10-13
  1.1 选题的背景及国内外研究现状  10-12
    1.1.1 TiO_2光催化研究背景及意义  10-11
    1.1.2 染料废水对环境的污染及其治理意义  11
    1.1.3 光催化降解染料废水的国内外研究现状  11-12
  1.2 主要研究内容  12-13
2 TiO_2光催化剂的概述  13-19
  2.1 TiO_2光催化剂的理化性能  13-15
    2.1.1 TiO_2的晶体结构  13-14
    2.1.2 TiO_2的物理化学性质  14
    2.1.3 TiO_2的能带结构  14-15
  2.2 TiO_2光催氧化基本原理  15-19
3 TiO_2的制备及改性  19-45
  3.1 TiO_2的制备  19-27
    3.1.1 气相法  19-21
    3.1.2 液相法  21-27
  3.2 可见光型TiO_2的改性研究  27-31
    3.2.1 可见光型TiO_2的改性意义  27-28
    3.2.2 TiO_2的改性方法  28-31
  3.3 TiO_2制备方法及改性方式的确定  31-32
    3.3.1 制备方法的确定  31
    3.3.2 改性方式的确定  31-32
  3.4 实验部分  32-43
    3.4.1 实验材料  32-33
    3.4.2 实验仪器设备及装置图  33-34
    3.4.3 溶胶-水热法制备TiO_2的原理及工艺流程  34-37
    3.4.4 光催化剂制备过程中各影响因素的研究  37-43
  3.5 本章小结  43-45
4 TiO_2催化剂吸附性能的研究  45-53
  4.1 实验方法  45
  4.2 分析方法  45-47
    4.2.1 亚甲基蓝溶液标准曲线的绘制  46-47
    4.2.2 平衡吸附量的确定  47
  4.3 结果与讨论  47-51
    4.3.1 吸附等温线  47-49
    4.3.2 吸附速率曲线  49-50
    4.3.3 影响吸附性能的因素分析  50-51
  4.4 本章小结  51-53
5 可见光下TiO_2催化降解性能的研究  53-65
  5.1 实验试剂及仪器  53-54
  5.2 实验装置  54
  5.3 实验方法  54-56
    5.3.1 去除率的计算  54-55
    5.3.2 正交实验设计  55-56
  5.4 实验部分  56-63
    5.4.1 空白试验  56
    5.4.2 实验数据分析  56-59
    5.4.3 校核实验及各影响因素分析  59-63
  5.5 本章小结  63-65
6 结论和建议  65-67
  6.1 结论  65
  6.2 建议及展望  65-67
参考文献  67-71
作者简历  71-73
学位论文数据集  73

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中图分类: > 环境科学、安全科学 > 环境科学基础理论 > 环境化学
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