溶胶凝胶制备纳米光催化剂及其应用研究
摘要：本文以钛酸丁酯和无水乙醇为主要原料，掺杂一定比例的Fe3+和其他金属物质，采用溶胶—凝胶法结合常规干燥法制备了纳米TiO2光催化剂。采用XRD、BET和TEM等手段对催化剂粒子的晶相、比表面积和粒径的大小进行了表征，以甲基蓝光催化降解为模型反应在汞灯下对所制备催化剂的催化性能进行了评价。结果显示，添加Ca2+物质，控制pH值在3范围，陈化时间在24h,煅烧温度500℃时所制得的催化剂粒径小、分布窄、比表面积大、分散性好、催化效果最好，另外，添加Zn2+制备的催化剂也有较好的催化性能效果。
关键词：纳米TiO2光催化剂; 溶胶—凝胶法；钛酸丁酯；无水乙醇；甲基蓝
目 录
中文摘要----------------------------------------------------------------------------------------Ⅰ
英文摘要-------------------------------------------------------------------Ⅱ
目录----------------------------------------------------------------------------------------------Ⅲ
1.绪论--------------------------------------------------------------------------------------------- 1
1.1纳米TiO2光催化剂催化反应机理------------------------------------------------- 1
1.2 TiO2光催化技术在处理废水中的应用-------------------------------------------- 2
1.2.1染料废水------------------------------------------------------------------------- 2
1.2.2卤代衍生物废水---------------------------------------------------------------- 3
1.2.3农药废水------------------------------------------------------------------------- 3
1.2.4表面活性剂废水---------------------------------------------------------------- 4
1.2.5含油废水------------------------------------------------------------------------- 4
1.2.6其他有机废水------------------------------------------------------------------- 4
1.3纳米TiO2催化剂技术的优点------------------------------------------------------- 5
1.4影响TiO2光催化剂活性的因素---------------------------------------------------- 6
1.4.1 TiO2的晶型及晶粒尺寸的影响---------------------------------------------- 6
1.4.2催化剂的修饰对催化活性的影响------------------------------------------- 6
1.4.3外加氧化剂的影响------------------------------------------------------------- 7
1.5提高TiO2催化活性的方法---------------------------------------------------------- 8
1.6纳米TiO2光催化剂的改性-----------------------------------------------------------8
1.6.1表面螯合和衍生-----------------------------------------------------------------8
1.6.2过渡金属离子掺杂--------------------------------------------------------------9
1.6.3半导体复合----------------------------------------------------------------------10
1.6.4有机染料对TiO2的敏化------------------------------------------------------11
1.6.5非金属元素掺杂改性纳米TiO2----------------------------------------------11
1.6.6稀土元素离子掺杂纳米TiO2-------------------------------------------------12
1.7溶胶-凝胶法--------------------------------------------------------------------------- 13
2.实验部分--------------------------------------------------------------------------------------15
2.1实验主要设备仪器--------------------------------------------------------------------15
2.2溶胶凝胶法制备纳米TiO2光催化剂----------------------------------------------15
2.3催化剂的表征--------------------------------------------------------------------------16
2.3.1XRD测试-------------------------------------------------------------------------16
2.3.2扫描电镜(SEM)-----------------------------------------------------------------16
2.3.3催化剂的比表面积测定（BET）-------------------------------------------16
2.3.4 催化剂性能评价---------------------------------------------------------------16
3结果与讨论------------------------------------------------------- 18
3.1催化剂的晶型分析--------------------------------------------------------------------18
3.2催化剂的型貌--------------------------------------------------------------------------18
3.3催化剂的比表面积测定（BET）----------------------------------19
3.4催化剂的性能评价--------------------------------------------------------------------20
4总结与展望----------------------------------------------------------------------------------- 23
4.1总结--------------------------------------------------------------------------------------23
4.2展望--------------------------------------------------------------------------------------23
致谢---------------------------------------------------------------------------------------------- 24
参考文献---------------------------------------------------------------------------------------- 25
附录---------------------------------------------------------------------------------------------- 29
