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《燕山大学》 2010年 硕士论文
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二氧化钛光催化剂的制备与改性及光电催化性能研究

李宁  
【摘要】: 光电催化法能将废水中的有害物质完全矿化,这是其他废水处理方法所无法比拟的,其在废水处理领域中,具有很好的应用和推广价值。本文采用溶胶-凝胶法制备了粉末TiO_2,并通过正交实验优化了粉末 TiO_2的制备工艺,探讨了影响溶胶-凝胶过程和TiO_2催化性能的主要因素。又采用溶胶-凝胶法制备了载钛活性炭TiO_2-AC,研究了钛酸丁酯、无水乙醇、去离子水、硝酸和活性炭的用量以及热处理温度对TiO_2-AC吸附性能和光催化性能的影响,通过工艺优化,制备了具有良好吸附性能和光催化性能的TiO_2-AC。研究表明当钛酸丁酯、无水乙醇、去离子水和硝酸的用量分别为15 mL、90 mL、6 mL、1.2 mL,活性炭的用量为5 g时,TiO_2-AC的吸附性能和光催化性能最好。 本文以TiO_2-AC为催化剂,聚四氟乙烯(PTFE)为粘结剂制备了TiO_2-AC-PTFE光阳极,并以苯酚为目标污染物研究了光阳极的吸附性能、光催化氧化性能、电氧化性能和光电催化氧化性能。探讨了影响光电催化反应的主要因素,如电流密度、阴极材料、pH和苯酚溶液的初始浓度等。本文以氧扩散电极为阴极,TiO_2-AC-PTFE为阳极,研究了光催化与电芬顿组合技术对苯酚的去除。发现光阳极良好的吸附性能可以大幅度地提高苯酚的总去除率,光电组合氧化有明显的协同作用且宜在酸性条件下进行。光阳极的成功制备,不仅解决了悬浮状二氧化钛粉末回收困难的问题,而且还可实现光催化与电催化的结合,提高废水的处理效率。 本文还用Co2+、Co3+和[Co(NH3)6]3+对优化条件下制备的TiO_2粉末进行改性。结果表明掺杂Co2+不能提高TiO_2的光催化性能;Co3+在酸性溶液中不稳定,因而对提高TiO_2的催化活性也无效果;但利用[Co(NH3)6]3+对TiO_2改性却能够提高其光催化性能。


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