納米二氧化鈦表面修飾與改性及其光催化性能研究.pdf

1、本論文綜述了納米材料的特點(diǎn)，光催化處理污水的原理及應(yīng)用，介紹了納米TiO<,2>光催化劑的研究現(xiàn)狀。在總結(jié)前人工作的基礎(chǔ)上，選擇適當(dāng)?shù)姆磻?yīng)方法制備了納米TiO<,2>粉末和改性TiO<,2>粉末，對(duì)其進(jìn)行了熱重分析(TG)、X射線粉末衍射(XRD)、透射電子顯微鏡(TEM)和紅外光譜(IR)等性質(zhì)表征，考察了影響溶膠．凝膠過(guò)程的影響因素，研究了改性后的光催化劑對(duì)對(duì)硝基苯酚溶液的降解。主要工作內(nèi)容如下： 采用溶膠-凝膠法制備了納米

2、TiO<,2>粉末，重點(diǎn)考察了影響溶膠-凝膠過(guò)程的影響因素，并對(duì)TiO<,2>膠凝過(guò)程機(jī)理進(jìn)行了基本探討。結(jié)果表明：加入冰醋酸抑制鈦酸丁酯的水解，對(duì)凝膠過(guò)程的影響較大，凝膠時(shí)間隨冰醋酸的加入量的增加而延長(zhǎng)；水對(duì)鈦酸丁酯的水解縮聚反應(yīng)影響很大，是溶膠、凝膠過(guò)程的一個(gè)關(guān)鍵參數(shù)。采用熱重分析(TG)、X射線粉末衍射(XRD)、透射電鏡(17EM)等現(xiàn)代測(cè)試技術(shù)，分析和研究了所制備納米TiO<,2>的微觀結(jié)構(gòu)和性能，考察了納米TiO<,2>粉末

3、的晶型、晶粒尺寸和表面形貌。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，TiO<,2>晶粒外觀呈球形，粒徑約在10～30nm左右。 采用溶膠．凝膠法制得了摻雜率分別為1％-10％的摻鐵TiO<,2>粉末和5％-25％的摻銀Ti02粉末，對(duì)產(chǎn)品進(jìn)行了TG、XRD和TEM分析。粉體的平均粒徑約為10～30nm。采用溶劑熱法制備了有機(jī)酸表面修飾的二氧化鈦納米微粒，對(duì)所制備的微粒通過(guò)紅外光譜進(jìn)行了結(jié)構(gòu)表征。選用的修飾劑包括：硬脂酸、二苯乙醇酸、苯甲酸、半胱氨酸和組氨

4、酸。紅外光譜顯示修飾劑改變了納米二氧化鈦的表面性質(zhì)。采用水熱法制備了CdS納米顆粒改性TiO<,2>光催化劑。對(duì)所制備的微粒通過(guò)XRD和TEM進(jìn)行了結(jié)構(gòu)表征，顯示產(chǎn)品為CdS和TiO<,2>的復(fù)合顆粒，在透射電鏡下呈現(xiàn)一定的三維網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)。 在納米TiO<,2>制備基礎(chǔ)上，研究了納米TiO<,2>顆粒光催化氧化處理對(duì)硝基苯酚的實(shí)驗(yàn)，詳細(xì)考察了納米TiO<,2>煅燒溫度、對(duì)硝基苯酚初始濃度、溶液pH值、反應(yīng)時(shí)間等因素對(duì)光催化效率的影

5、響，其中，納米TiO<,2>的晶型結(jié)構(gòu)隨著溫度的升高，由銳鈦礦晶型向金紅石晶型轉(zhuǎn)變，其粉末的轉(zhuǎn)變溫度在450℃～600℃之間。在550℃下煅燒得到的納米TiO<,2>粉木光催化活性最高；隨著溶液初始濃度的增加，光催化速率常數(shù)降低，這可能與對(duì)硝基苯酚在催化劑上的相對(duì)吸附率有關(guān)，而初始反應(yīng)速率卻隨著溶液初始濃度的增加而減小，這可能與催化劑吸附位的數(shù)量有關(guān)，pH值對(duì)光催化的影響比較明顯，酸性條件有利于光催化進(jìn)行，而堿性條件對(duì)光催化有抑制作用。