TiO2-GO納米材料的制備及其超濾膜的性能研究.pdf

1、近年來,以二氧化鈦(TiO2)為代表的光催化技術(shù)和以超濾為代表的膜分離技術(shù),越來越受到科學家的廣泛關(guān)注,成為水處理領(lǐng)域的研究熱點。但是,在實際使用兩種技術(shù)進行水處理的過程中,遇到了一系列限制二者在更大規(guī)模的工業(yè)應用的問題。對于TiO2的光催化技術(shù)來講,TiO2在光激發(fā)狀態(tài)下產(chǎn)生的電子和空穴容易復合,量子效率低;懸浮在反應器中的TiO2顆粒不易被回收,重復利用率低。對于超濾膜來講,在進行水處理過程中,易受到膜污染的問題的影響。因此,制備出

2、高效光催化活性的TiO2復合光催化劑,并將其與超濾膜有機融合在一起,發(fā)揮二者的特長是解決上述問題的一個全新思路。
　　本課題的主要研究內(nèi)容分為兩方面:采用氧化石墨烯(Graphene Oxide,GO)對TiO2進行改性,創(chuàng)新性的采用凝膠-溶膠法制備TiO2 nanorod/rGO(TNRGO)復合光催化劑,通過多種表征手段,對TNRGO的結(jié)構(gòu)形貌進行表征,考察其光催化效果,并對TNRGO的光催化機理進行了分析;將TNRGO引入聚

3、偏氟乙烯(poly(vinylidene fluoride),PVDF)超濾膜體系,采用浸沒沉淀相轉(zhuǎn)變法成功制備了TNRGO/PVDF復合超濾膜,并初步探索了TNRGO的引入對超濾膜的結(jié)構(gòu)和性能的影響。
　　在凝膠-溶膠法制備TNRGO的過程中,TiO2 nanorod的平均尺寸為長度L=150nm、直徑D=30nm,長徑比L/D=5,晶型為銳鈦礦晶型,石墨烯與TiO2 nanorod之間存在C-Ti化學鍵的結(jié)合。調(diào)整pH值可以達

4、到控制TiO2形狀的目的,制備棒狀結(jié)構(gòu)的最佳pH值為12。在進行光降解亞甲基藍的實驗中,采用煅燒處理的TNRGO要比冷凍干燥處理的光降解效率高,其中GO的添加量為5％時制備的TNRGO光催化活性最高。
　　在考察制備的TNRGO/PVDF復合超濾膜的過程中,使用SEM、AFM、純水通量測試、截留率、水通量衰減系數(shù)、接觸角測試和紫外-可見漫反射測試等多種表征手段對復合超濾膜的形貌、結(jié)構(gòu)和性能進行了表征。TNRGO的引入,對超濾膜的形