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《改性tio_2納米管陣列基光催化劑的制備與污染物降解性能研究》由會員上傳分享，免費在線閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在學(xué)術(shù)論文-天天文庫。
1、博士學(xué)位論文改性TiO2納米管陣列基光催化劑的制備與污染物降解性能研究MODIFICATIONOFTiO2NANOTUBEARRAYSLIGHTCATALYSTSYSTEMANDRESEARCHOFPOLLUTANTDEGRADATIONFUNCTION徐英操哈爾濱工業(yè)大學(xué)2015年6月國內(nèi)圖書分類號：X523學(xué)校代碼：10213國際圖書分類號：628.3密級：公開工學(xué)博士學(xué)位論文改性TiO2納米管陣列基光催化劑的制備與污染物降解性能研究博士研究生：徐英操導(dǎo)師：尤宏教授申請學(xué)位：工學(xué)博士學(xué)科：環(huán)境科學(xué)與工程所在單位：市政環(huán)境工
2、程學(xué)院答辯日期：2015年6月授予學(xué)位單位：哈爾濱工業(yè)大學(xué)ClassifiedIndex:X523U.D.C:628.3DissertationfortheDoctoralDegreeinEngineeringMODIFICATIONOFTiO2NANOTUBEARRAYSPHOTOCATALYSTSYSTEMANDRESEARCHOFPOLLUTANTDEGRADATIONFUNCTIONCandidate：XuYingcaoSupervisor：Prof.YouHongAcademicDegreeAppliedfor：Do
3、ctorofEngineeringSpeciality：EnvironmentalScienceandEngineeringAffiliation：SchoolofMunicipalandEnvironmentalEngineeringDateofDefence：June,2015Degree-Conferring-Institution：HarbinInstituteofTechnology摘要摘要TiO2作為一種無機光敏半導(dǎo)體材料，由于其價格低廉、化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定、低毒、無污染、光催化活性高、可在常溫常壓下徹底氧化有機污染物等
4、優(yōu)點，被公認為最佳光催化劑，已成為研究的熱點之一。但由于顆粒狀的納米TiO2催化劑存在回收困難的問題，而涂膜納米TiO2催化劑存在易脫落、光催化利用率較低等的問題，影響了納米TiO2催化劑的應(yīng)用與推廣。本文以研發(fā)簡便有效、穩(wěn)定可控的TiO2納米管陣列的制備工藝為基礎(chǔ)，提高納米TiO2光催化活性和可見光響應(yīng)能力為目的，開發(fā)了能應(yīng)用于有機污染物光催化降解的Ag納米粒子表面修飾的TiO2納米管陣列光催化劑和N摻雜TiO2納米管陣列光催化劑的制備新工藝，并以甲基橙的光催化降解實驗評價了催化劑的雙光源光催化性能，最后選擇在紫外區(qū)光催化活
5、性較高的Ag/TiO2催化劑，對冷凝廢水中主要污染成分乙醇和乙酸進行了實驗室模擬條件下的紫外光催化降解的初步研究。針對TiO2納米管陣列制備方法中存在的問題，將雙石墨作為陰極引入制備工藝，提出以0.5mm厚、2cm×12cm的Ti片作為陽極，氟化銨、丙三醇和水作為電解液，成功制備了雙面TiO2納米管陣列光催化劑。通過實驗確定了最佳制備工藝條件為：NH4F濃度為0.25mol/L，丙三醇和水的體積比為2∶1，陽極氧化電壓為20V，陽極氧化時間為2h，煅燒溫度為450℃，煅燒4h。通過SEM、XRD、XPS等物理表征手段，結(jié)果表明
6、該條件下制備出的TiO2納米管表面清晰完整，排列整齊，納米管直徑在120nm左右，納米管壁厚在12nm左右；納米管的晶型為銳鈦礦相，O與Ti的原子百分數(shù)比為2.45∶1。同時對基于此法的納米管的形成機理作了初步探討，提出了TiO2納米管的形成分為兩個過程，即4+2-2-Ti溶解氧化為Ti并形成[TiF6]和[TiF6]再向TiO2沉淀轉(zhuǎn)化的兩個過程，并且認為兩個過程是協(xié)同進行的，二者的反應(yīng)速率決定了TiO2納米管的表觀結(jié)構(gòu)。在雙面陽極氧化制備工藝的基礎(chǔ)上，以提高紫外光光催化活性為目的，采用超聲霧化-紫外光還原聯(lián)合的方法在銳鈦礦
7、相TiO2納米管表面上成功進行Ag納米粒子的修飾過程。實驗確定了最佳修飾工藝條件為：硝酸銀的濃度為2.0g/L，乙醇和水體積比為1∶4，光源為11w紫外燈，紫外光照還原30min。對比Ag/TiO2和TiO2在紫外光輻照下的光催化活性，結(jié)果表明：Ag/TiO2具有更高的光催化活性，比TiO2提高了25%以上，同時以圖形的方式探討了Ag納米粒子在TiO2納米管表面的修飾機理。通過SEM、XRD、XPS等物理表征表明：TiO2納米管的直徑為120nm左右，納米管管長1700nm左右，Ag納米粒子的粒徑在10nm左右，Ag納米粒子較
8、均勻地分布在TiO2納米管的管壁上，Ag納-I-哈爾濱工業(yè)大學(xué)工學(xué)博士學(xué)位論文米粒子修飾過程并未改變TiO2的銳鈦礦晶相，Ag的平均原子百分數(shù)為1.11%?；谑覝貤l件下亞硝酸鈉與尿素在酸性溶液中放出氮氣的反應(yīng)，研究了一步陽極氧化法制備N摻雜TiO2納米管陣列的制備新工藝。優(yōu)
