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，光催化處理污水的原理及應用，介紹了納米TiO<,2>光催化劑的研究現狀。在總結前人工作的基礎上，選擇適當的反應方法制備了納米TiO<,2>粉末和改性TiO<,2>粉末，對其進行了熱重分析(TG)、X射線粉末衍射(XRD)、透射電子顯微鏡(TEM)和紅外光譜(IR)等性質表征，考察了影響溶膠．凝膠過程的影響因素，研究了改性后的光催化劑對對硝基苯酚溶液的降解。主要工作內容如下： 采用溶膠-凝膠法制備了納米

2、TiO<,2>粉末，重點考察了影響溶膠-凝膠過程的影響因素，并對TiO<,2>膠凝過程機理進行了基本探討。結果表明：加入冰醋酸抑制鈦酸丁酯的水解，對凝膠過程的影響較大，凝膠時間隨冰醋酸的加入量的增加而延長；水對鈦酸丁酯的水解縮聚反應影響很大，是溶膠、凝膠過程的一個關鍵參數。采用熱重分析(TG)、X射線粉末衍射(XRD)、透射電鏡(17EM)等現代測試技術，分析和研究了所制備納米TiO<,2>的微觀結構和性能，考察了納米TiO<,2>粉末

3、的晶型、晶粒尺寸和表面形貌。實驗結果表明，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，對產品進行了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酸表面修飾的二氧化鈦納米微粒，對所制備的微粒通過紅外光譜進行了結構表征。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。采用水熱法制備了CdS納米顆粒改性TiO<,2>光催化劑。對所制備的微粒通過XRD和TEM進行了結構表征，顯示產品為CdS和TiO<,2>的復合顆粒，在透射電鏡下呈現一定的三維網狀結構。 在納米TiO<,2>制備基礎上，研究了納米TiO<,2>顆粒光催化氧化處理對硝基苯酚的實驗，詳細考察了納米TiO<,2>煅燒溫度、對硝基苯酚初始濃度、溶液pH值、反應時間等因素對光催化效率的影

5、響，其中，納米TiO<,2>的晶型結構隨著溫度的升高，由銳鈦礦晶型向金紅石晶型轉變，其粉末的轉變溫度在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，光催化速率常數降低，這可能與對硝基苯酚在催化劑上的相對吸附率有關，而初始反應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量有關，pH值對光催化的影響比較明顯，酸性條件有利于光催化進行，而堿性條件對光催化有抑制作用。