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纳米TiO_2制备、掺杂、负载及其光催化活性研究

何都良

  近年来,半导体光催化氧化技术在环境污染物降解方面的应用已成为当今各国环境保护领域科研工作者的研究热点之一。在众多半导体光催化剂中,纳米TiO_2因其具有稳定性好、价廉、催化效率高、应用范围广等突出优点而倍受关注。该文对溶胶-凝胶法制备TiO_2、Fe~(3+)/TiO_2纳米粒子和浸渍—提拉法制备玻璃负载Fe~(3+)/TiO_2薄膜进行了研究,用4—氟苯甲酸为降解对象考察自制光催化剂的活性,用自制玻璃负载Fe~(3+)/TiO_2薄膜进行了光催化降解4—氟苯甲酸的研究,并对该反应的影响因素进行了讨论。首先以钛酸丁酯为前驱物制备纳米TiO_2粉体,讨论了水及水解抑制剂乙酰丙酮加入量对胶凝时间的影响;用TG-DTA、XRD、TEM对不同煅烧条件制得的纳米TiO_2进行表征分析,考察了不同煅烧条件对纳米TiO_2晶相变化、微晶生长、粒径增长等的影响,初步评价了不同煅烧条件下纳米TiO_2的光催化活性。其次,该文对Fe~(3+)/TiO_2掺杂体系也进行了研究,并对掺杂Fe~(3+)/TiO_2粉体催化剂进行了TG—DTA、XRD、TEM、紫外漫反射分析,讨论了掺杂Fe~(3+)后纳米TiO_2光催化剂的粒径、晶相等变化,评价了不同Fe~(3+)掺杂量纳米Fe~(3+)/TiO_2光催化剂的光催化活性。通过浸渍—提拉法分别制备了不同层数的Fe~(3+)/TiO_2玻璃负载薄膜催化剂,讨论了分散剂(PEG-400)加入量、提拉速度对薄膜质量的影响,对所制薄膜进行了结构分析,评价了不同层数Fe~(3+)/TiO_2玻璃负载薄膜光催化活性及其重复使用效果,并对TiO_2、Fe~(3+)/TiO_2悬浮光催化体系和Fe~(3+)/TiO_2薄膜光催化体系的光催化效率进行了比较。最后开展了Fe~(3+)/TiO_2玻璃负载薄膜光催化氧化降解4—氟苯甲酸实验研究,系统地分析了光强、催化剂用量、初始浓度、pH值、溶解氧、外加氧化剂等因素对光催化降解的影响;结果表明,4—氟苯甲酸溶液光催化氧化降解反应为一级动力学,符合Langmuir-Hinshelwood动力学方程模型。……   
[关键词]:TiO_2;制备;掺杂;玻璃负载;光催化;降解;4-氟苯甲酸
[文献类型]:硕士论文
[文献出处]:南京气象学院2004年