【摘 要】
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多相半导体光催化技术在水处理控制,尤其处理废水中难降解有机物污染物方面具有独特的优越性.本文针对目前粉末催化剂存在难以有效分离,光能利用率低,催化剂易于凝聚等缺点,制备了易分离的大颗粒纳米晶二氧化钛粉末催化剂,漂浮型负载催化剂以及磁性负载二氧化钛催化剂,为光催化技术的工程应用提供了新的思路.本文以钛酸四丁酯为原料,采用溶胶-凝胶法制备了大颗粒纳米晶二氧化钛粉末光催化剂,采用TG-DTA、XRD、F
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多相半导体光催化技术在水处理控制,尤其处理废水中难降解有机物污染物方面具有独特的优越性.本文针对目前粉末催化剂存在难以有效分离,光能利用率低,催化剂易于凝聚等缺点,制备了易分离的大颗粒纳米晶二氧化钛粉末催化剂,漂浮型负载催化剂以及磁性负载二氧化钛催化剂,为光催化技术的工程应用提供了新的思路.本文以钛酸四丁酯为原料,采用溶胶-凝胶法制备了大颗粒纳米晶二氧化钛粉末光催化剂,采用TG-DTA、XRD、FT-IR、SEM等技术研究了催化剂形成过程、颗粒形态及晶相组成,在此基础上选择波长为253.7nm的紫外杀菌灯为光源,以偶氮染料甲基橙为目标污染物,研究了悬浮相二氧化钛粉末对水中污染物的去除效果,并讨论了催化剂的不同制备条件对其活性的影响,从而得到了催化剂的最佳工艺参数.实验研究结果主要表明:以钛酸丁酯为原料,采用溶胶-凝胶法可以制备得到大颗粒的纳米晶二氧化钛,该反应制备条件易于控制,反应过程平稳.TG-DTA、XRD、FT-IR、SEM、粒度分析表明二氧化钛产物的晶型、粒度以及纳米晶粒径分布,能够通过反应条件优化.合成出的样品为锐钛矿型纳米二氧化钛,其中二氧化钛粉体的平均粒径为30μm,纳米晶粒径为10nm.负载型催化剂也是解决催化剂分离的另一种途径.光催化剂的负载方法对光催化性能致关重要.文中采用从粉煤灰中分离出来的飘珠为载体,采用烧结法和基于溶胶-凝胶法制备了漂浮型光催化剂,来处理甲基橙溶液,研究了基于溶胶-凝胶法制备的光催化剂的光催化性能.发现改良溶胶负载的催化剂活性最高.同时采用铁磁性物质为磁核,外面包覆一层二氧化硅过度层,最后负载纳米晶二氧化钛,制备了磁载纳米二氧化钛光催化剂.研究了负载方式对催化剂光催化活性的影响,发现过渡层对催化剂活性有较大的影响.采用溶胶-凝胶法制备的大颗粒纳米晶二氧化钛催化剂,研究了不同初始的甲基橙溶液的光催化降解特性.探讨了颗粒催化剂降解甲基橙溶液的动力学过程,表明在实验的甲基橙浓度范围内,光催化呈一级动力学反应规律.
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