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《天津大学》 2003年
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光催化法去除室内空气中有机污染物的研究

张前程  
【摘要】:采用四氯化钛水解法制备了超细TiO2光催化剂,并对其进行表征和活性评价。实验中考察了制备过程中的pH值和焙烧温度对催化剂的粒径、晶型及相变温度的影响,通过用乙醇热浸胶状沉淀和采取冷冻干燥方式,改善了超细粉体的团聚性,避免了硬团聚体的形成。制备过程中的加水量、pH值和加碱方式对TiO2光催化活性有影响,通过正交实验确定了TiO2的最优的制备条件。 利用过渡金属钴和稀土元素铈制备了掺杂的超细TiO2,并进行了表征和活性评价。钴掺杂和铈掺杂都可以抑制TiO2晶粒长大,使样品的粒径减小,比表面积增大。而钴掺杂对晶粒的长大有更强的抑制作用。掺杂光催化剂的活性高于纯TiO2,光催化性能变化与掺杂方法和掺杂物有关,共沉淀法的掺杂光催化剂光反应活性高于机械混和法。而其中钴掺杂光催化剂的活性又优于铈掺杂光催化剂。钴掺杂能促进锐钛矿向金红石型的转变,而掺铈对相变影响不大。 采用溶胶-凝胶法分别制备了玻璃板上的TiO2负载膜、活性炭和麦饭石上的TiO2负载催化剂,并做了电镜表征和反应性能评价。活性评价结果证明,玻璃板上负载的TiO2膜由于吸附能力差,所以不能用于气相光催化系统。麦饭石和活性炭负载的TiO2由于有较好的吸附性能,能使负载催化剂表面上反应物分子的浓度增大,所以对气相中苯的光催化降解活性都好于未经负载的TiO2。 以苯为模型反应物,考察了催化剂用量、催化剂接触面积、光强度、苯的初始浓度和系统中水分量对苯的气相光催化降解反应的影响。红外检测到苯光降解反应的中间产物是一个六元环醇,据此推测了苯的气相光催化降解可能的反应历程。通过实验并结合参考文献的结论,证明苯的气相光催化过程在不同的反应条件下遵循不同的反应历程。 建立了苯的气相光催化反应动力学方程,并通过实验,采用初始浓度法确定了动力学方程中的反应速度常数k和Langmuir吸附平衡常数 。利用所推测的动力学方程建立了气相光催化反应器的数学模型,并得到了非稳态条件下模型的解析解和数值解。比较了模型参数 对模型结果的影响。由于真实地考虑了反应速度常数在不同反应时期的变化,使模型的计算数据很好地描述了实验结果。 制备了光催化空气净化网,并应用其设计制作了光催化空气净化器。在高浓度苯污染环境中进行了净化性能评价,结果证明,所制作的光催化空气净化器有很强的净化能力,在高浓污染气体的破坏性实验中仍能保持很好的净化效果。
【学位授予单位】:天津大学
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2003
【分类号】:X51

【引证文献】
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【参考文献】
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10 王韶华;改性纳米TiO_2光催化剂的制备及其去除水中染料污染物的研究[D];华南理工大学;2010年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 陈华圣;纳米氧化钛光催化氧化处理焦化工业废水[D];武汉科技大学;2004年
2 罗洁;光催化氧化法处理有机废水的研究[D];广东工业大学;2001年
3 孙雪莲;纳米TiO_2光催化剂负载及改性技术研究[D];天津大学;2004年
4 杨娟玉;掺铁纳米二氧化钛的制备表征及其光催化效能研究[D];中南大学;2004年
5 严凯;活性炭负载Fe\Zn掺杂纳米TiO2半导体光催化剂的制备与光催化性能研究[D];合肥工业大学;2005年
6 陈益宾;水中偶氮染料刚果红的光催化降解研究[D];福州大学;2004年
7 孙红军;改性二氧化钛纳米粒子光催化性能研究[D];北京化工大学;2005年
8 毋登辉;β-环糊精聚合物—二氧化钛/锆有机—无机杂化材料的制备及其表征[D];陕西师范大学;2006年
9 王添辉;稀土掺杂TiO_2光催化剂的制备及其性能研究[D];南昌大学;2005年
10 汤胜山;光催化环己烯氧化反应研究[D];南昌大学;2005年
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