二氧化鈦基膜材料的制備及其光催化降解有機(jī)污染物的研究.pdf

1、現(xiàn)代化工業(yè)的發(fā)展同時(shí)對(duì)環(huán)境也造成了一定的不良影響。三廢的產(chǎn)生(廢水、廢氣、廢渣)日益惡化生存環(huán)境。其中，有機(jī)污染物是全球性的主要環(huán)境污染物之一。釋放在環(huán)境中的有機(jī)類污染物長(zhǎng)期積累，存在潛在的環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)，而且具有強(qiáng)烈的致癌、致畸、致突變作用，嚴(yán)重危害人類健康。光催化氧化降解和礦化有機(jī)污染物是光催化環(huán)境應(yīng)用的重要方面。半導(dǎo)體光催化材料由于具有強(qiáng)氧化能力可降解多種有毒有害的有機(jī)污染物，同時(shí)，其環(huán)境友好，可利用太陽(yáng)能，反應(yīng)條件溫和，成本低，因而具

2、有極其廣闊的應(yīng)用前景，日益受到國(guó)內(nèi)外學(xué)者的關(guān)注。在眾多光催化劑中，氧化鈦被認(rèn)為在應(yīng)對(duì)能源和污染挑戰(zhàn)時(shí)可以起到重要的作用。TiO2光催化劑可以無(wú)選擇氧化廢水中3000多種難降解的有機(jī)污染物，使其降解為CO2、H2O和其它無(wú)機(jī)產(chǎn)物，TiO2本身為惰性、無(wú)毒化合物，無(wú)二次污染，并具有低能耗、易操作等多種優(yōu)點(diǎn)。然而，TiO2體系的主要缺點(diǎn)是效率低，禁帶寬度較寬(即只能被紫外光激發(fā))以及粉體催化劑存在難回收的問(wèn)題。本論文圍繞材料的固載、修飾和形貌

3、三方面開(kāi)展工作，主要研究材料的形貌，摻雜組分與催化性能的內(nèi)在聯(lián)系，研究?jī)?nèi)容分為以下三部分：
　　 1、離子液體輔助制備花球形氧化鈦膜材料及其光催化降解染料的研究
　　 本文采用1-丁基-3-甲基咪唑四氟硼酸鹽離子液體輔助雙氧水氧化金屬鈦片，在基底上制備得到表面為花球型氧化鈦球的銳鈦礦相二氧化鈦膜。運(yùn)用了TG、XPS、XRD、FESEM、UV-vis DRS、N2吸脫附等測(cè)試手段表征所制備催化劑的結(jié)構(gòu)。以羅丹明B為目標(biāo)降解

4、物，在紫外光(310 nm，8 W)下考察了樣品制備過(guò)程中反應(yīng)時(shí)間以及離子液體用量對(duì)薄膜形貌和光催化性能的影響。同時(shí)，光催化壽命實(shí)驗(yàn)表明材料穩(wěn)定性良好，可以重復(fù)使用。
　　 2、原位合成有序大孔Bi/TiO2膜材料及其光催化性能的研究
　　 本文通過(guò)溶膠凝膠法結(jié)合膠體晶體模板原位制備了具備有序大孔結(jié)構(gòu)的Bi/TiO2薄膜。選擇亞甲基藍(lán)水溶液為降解對(duì)象來(lái)評(píng)估光催化劑性能。實(shí)驗(yàn)中主要考察了材料中Bi含量、薄膜形貌和厚度對(duì)催化

5、活性的影響。采用FESEM、XRD和DRS等測(cè)試手段對(duì)材料進(jìn)行了表征。結(jié)果表明，該方法可以制備得到有序大孔的Bi/TiO2薄膜材料，原位引入Bi修飾后，薄膜材料的可見(jiàn)光活性獲得很大的提高，Bi的修飾有效降低了載流子的復(fù)合。使用模板法制備得到的有序大孔結(jié)構(gòu)的薄膜催化性能明顯優(yōu)于直接浸漬提拉制備的薄膜。
　　 3、離子交換法制備有序大孔CdS/TiO2膜材料及其光催化性能的研究
　　 本文引入了CdS修飾TiO2制備有序大孔