新型光催化材料的制備及應(yīng)用研究.pdf

1、近年來，隨著光催化技術(shù)在環(huán)境污染治理和能源開發(fā)利用方面得到普遍的關(guān)注，具有高效光催化活性的光催化劑的研發(fā)已成為當(dāng)前國內(nèi)外研究的熱點。
　　基于以上研究背景，本論文的研究主要集中在兩個方面：（1）探索合成具有多孔結(jié)構(gòu)的ZnO納米材料的新工藝，研究新工藝合成出的多孔ZnO在紫外光光照條件下的光催化性能；（2）對常用的TiO2光催化劑進行修飾改性，以提高其光催化活性，研究了制備工藝及反應(yīng)條件對兩種光催化劑 N摻雜 TiO2以及 ZnTi

2、O3復(fù)合TiO2材料的光催化活性的影響，并探討了N摻雜TiO2在模擬太陽光光照條件下和ZnTiO3復(fù)合TiO2材料在可見光光照條件下對目標降解物的降解過程和機理，得到了一些有實用意義的成果，為成功實現(xiàn)高效利用太陽能光催化降解環(huán)境中的有機污染物提供了理論和實驗依據(jù)。本論文的主要研究內(nèi)容體現(xiàn)在以下3個方面：
　?。?）利用混合溶劑熱法合成出具有多孔結(jié)構(gòu)的ZnO納米材料。通過XRD、TEM手段對樣品的組成、形貌和結(jié)構(gòu)進行了表征分析，并在

3、實驗結(jié)果的基礎(chǔ)上，對其生長機理進行了初步探討。用羅丹明 B作為目標降解物，在紫外光照射條件下對多孔ZnO的光催化性能進行了研究。光催化降解實驗結(jié)果表明，多孔ZnO納米顆粒對羅丹明B有很好的降解效果，在50 min內(nèi)就能把10 mg/L的羅丹明B全部降解完全，比P25對羅丹明B具有更好的光催化降解效果，原因主要在于ZnO特殊的多孔結(jié)構(gòu)。實驗過程中采用的水熱合成多孔ZnO的路線是一種新的液相合成方法，為其它多孔結(jié)構(gòu)的金屬氧化物的合成提供了新

4、的視野。而多孔ZnO在紫外光下展現(xiàn)出良好的光催化性能，為降解環(huán)境中的多種有毒有害污染物提供了一種新的有效的應(yīng)用途徑。
　?。?）研究了模擬太陽光條件下，N摻雜TiO2光催化材料在糠醛廢水脫色方面的應(yīng)用。通過XRD、SEM、DRS手段對樣品的組成、形貌、結(jié)構(gòu)和性能進行了表征分析，并在實驗結(jié)果的基礎(chǔ)上，對其光催化脫色處理糠醛廢水機理進行了初步探討。用糠醛廢水作為目標處理物，在模擬太陽光條件下對N摻雜TiO2催化劑光催化脫色處理糠醛廢水

5、的效果進行了研究。光催化實驗結(jié)果表明，當(dāng) N的摩爾摻雜比例為15.7％(即N1光催化劑)、N1光催化劑用量為0.05 g/mL、糠醛廢水的濃度為0.020 mL/mL時，N1光催化劑在模擬太陽光條件下對糠醛廢水的光催化脫色處理效果最好。脫色處理結(jié)果表明，模擬太陽光照射12小時后，糠醛廢水的脫色率為97.35%，這為糠醛廢水的高效處理提供了新的思路和方法，具有很好的實用前景。跟傳統(tǒng)的處理糠醛廢水工藝相比，TiO2光催化技術(shù)對糠醛廢水處理可

6、以使廢水達到排放標準的時候也大大提高了經(jīng)濟效益。TiO2光催化技術(shù)作為一種新型的水污染控制技術(shù)，目前在工業(yè)廢水處理研究中已經(jīng)取得較大的理論和實驗成果，科研工作者應(yīng)該對TiO2光催化技術(shù)研究進行不斷的深入和完善，TiO2光催化技術(shù)終將全面應(yīng)用于工業(yè)廢水處理領(lǐng)域。
　?。?）研究了適用于噴涂的ZnTiO3復(fù)合TiO2大尺寸材料的制備、表征及光催化性能。通過XRD、SEM手段對樣品的組成、形貌和結(jié)構(gòu)進行了表征分析，并在實驗結(jié)果的基礎(chǔ)上，

7、對其光催化降解羅丹明 B的機理進行了初步探討。用羅丹明B作為目標降解物，在可見光照射條件下對ZnTiO3復(fù)合TiO2材料的光催化性能進行了研究。光催化實驗結(jié)果表明，當(dāng) ZnTiO3的摩爾復(fù)合比例為2%、煅燒溫度和時間為600℃和2 h、光催化劑ZnTiO3(2%)-TiO2的用量為1.0 g/L時， ZnTiO3(2%)-TiO2光催化劑在可見光條件下對目標降解物羅丹明B的光催化降解效果最好，即可見光照射5小時后，羅丹明B的光催化降解率