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二氧化钛光催化降解甲基橙过程中Fe~（3+）和F~-协同效应的研究

作　者: 江雪
导　师: 唐和清
学　校: 华中科技大学
专　业: 应用化学
关键词: TiO2 Fe3+ F~- 光催化协同效应甲基橙染料
分类号: X703
类　型: 硕士论文
年　份: 2007年
下　载: 302次
引　用: 1次
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内容摘要

近年来,以纳米材料为催化剂,利用光催化法对印染污水进行处理受到各国环境工作者的关注。在光催化法中,主要应用日光及多种人工光源（紫外线、激光等）,通过与其他技术联用（如通入O₂、加入H₂O₂等光氧化剂或光敏化剂）,使有机染料脱色降解率达到90%以上。这种反应只需要光、催化剂和空气,处理成本相对较低,是一种很有前途的废水处理方法。本文以20W紫外灯为光源,在pH = 6的条件下,以10mg/L甲基橙（MO）为模型降解化合物,主要研究了添加Fe³⁺和F^-在二氧化钛光催化降解甲基橙（MO）过程中的协同效应。研究结果表明:甲基橙的脱色速率符合准一级反应。分别添加Fe³⁺和F^-降解MO时,Fe³⁺的最佳添加量为1～10μM,使甲基橙的降解速率提高了74.1%;F^-的最佳添加量为0.76～7.6mM,使甲基橙的降解速率提高了41.3%;当同时添加Fe³⁺和F^-时,Fe³⁺和F^-的协同效应大幅度的提高了甲基橙的光催化降解效率,Fe³⁺/F^-/TiO₂体系降解甲基橙的最优化条件为Fe³⁺:1μM;F^-:1mM,在最优化条件下甲基橙的降解速率提高了135%。本文还对二氧化钛最佳的投加量,甲基橙的最佳初始浓度范围,Fe³⁺/F^-/TiO₂光催化体系循环使用寿命进行了研究。研究发现二氧化钛最佳的投加量是1 g/L。甲基橙的浓度在6～12 mg/L时可在30min内被快速而且完全降解。Fe³⁺/F^-/TiO₂光催化体系有比较好的循环使用寿命,在五次循环实验后,光催化剂仍能够保持比较好的光催化活性。最后本文还对Fe³⁺和F^-在二氧化钛光催化体系中的协同效应的机理进行了探讨。

全文目录

摘要  4-5
ABSTRACT  5-8
1 文献综述  8-24
  1.1 引言  8
  1.2 光催化技术概述  8-9
  1.3 纳米TiO_2光催化降解原理  9-11
  1.4 影响二氧化钛光催化剂活性的主要因素  11-15
    1.4.1 晶型的影响  11-12
    1.4.2 晶粒尺寸的影响  12
    1.4.3 半导体复合的影响  12-13
    1.4.4 贵金属沉积的影响  13
    1.4.5 过渡金属离子掺杂  13-14
    1.4.6 非金属离子掺杂  14-15
    1.4.7 染料的表面敏化  15
  1.5 影响TiO_2光催化降解反应的因素  15-20
    1.5.1 催化剂的影响  16
    1.5.2 光源和光强的影响  16-17
    1.5.3 水溶液pH 值的影响  17
    1.5.4 底物浓度的影响  17
    1.5.5 外加氧化剂的影响  17-18
    1.5.6 载体的影响  18-19
    1.5.7 无机阴离子的影响  19
    1.5.8 超声波的影响  19-20
  1.6 有机污染物的光催化降解  20-22
    1.6.1 液相条件下有机污染物的光催化降解  21-22
    1.6.2 气相有机污染物的光催化降解  22
  1.7 本论文的研究目的和内容  22-24
2 二氧化钛光催化降解甲基橙过程中Fe~(3+)和F~-的协同效应  24-48
  2.1 引言  24-25
  2.2 实验部分  25-27
    2.2.1 实验装置图  25
    2.2.2 实验试剂  25-26
    2.2.3 实验仪器  26
    2.2.4 实验方法  26-27
    2.2.5 分析方法  27
  2.3 结果与讨论  27-48
    2.3.1 甲基橙的吸收光谱曲线及标准曲线  27-28
    2.3.2 直接添加Fe~(3+)和F~-对二氧化钛光催化降解甲基橙的影响  28-33
    2.3.3 Fe~(3+)和F~-在二氧化钛光催化降解甲基橙过程中的协同效应的研究  33-48
3 结论  48-50
致谢  50-51
参考文献  51-60

二氧化钛光催化降解甲基橙过程中Fe~（3+）和F~-协同效应的研究

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