收藏本站
《信阳师范学院》 2017年
收藏 | 手机打开
二维码
手机客户端打开本文

改性TiO_2光催化剂的制备及其对诺氟沙星降解的研究

方旭旭  
【摘要】:抗生素被广泛应用在临床、动物养殖业以及水产养殖业等方面。生物体只能吸收一小部分抗生素,大部分的抗生素以药物原型的方式排放到自然环境中,造成环境污染。此外,抗生素生产过程中产生的大量未经过处理而直接排放的废水也给环境与人类健康带来了巨大的挑战。当前,TiO_2光催化氧化技术因操作简单、化学性质稳定、绿色无毒害以及成本低廉等优点,成为处理抗生素废水的主要方法之一。但是,单纯的TiO_2光生电子-空穴对容易发生复合以及对太阳光的利用率较低,阻碍了其应用的潜力。本论文主要从这两方面入手,通过对TiO_2进行改性处理,研究改善TiO_2的光催化性能。1.本文是在合成锐钛矿型TiO_2纳米粒子的基础上,以氯铂酸为铂源,经过热处理得到Pt修饰的TiO_2。在对TiO_2光催化降解污染物的研究中,人们发现TiO_2表面存在大量表面态,这些表面态加剧了空穴-电子对的复合,从而降低了TiO_2的光催化活性。采用贵金属修饰TiO_2,经过光照后,在贵金属-TiO_2界面上形成Schottky能垒,能够有效地抑制电子和空穴复合,改善TiO_2的光催化性能。我们首先采用水热法制备了TiO_2纳米粒子,以氯铂酸为铂源,通过简单的方法制备了Pt修饰的TiO_2。以20 mg/L的诺氟沙星为目标降解物,结果表明,Pt含量为0.76%的TiO_2(Pt-2),对诺氟沙星的降解率最佳,为95.44%,与纯TiO_2相比,降解率提高了22%。此外,我们还研究了TiO_2(Pt-2)的用量以及诺氟沙星的初始浓度对降解率的影响。结果表明,0.03 g是催化剂TiO_2(Pt-2)的最佳用量;当诺氟沙星的初始浓度在5-20 mg/L时,催化剂对其降解率均能达到95%以上。以ln(A/A0)对时间t作图,呈线性关系,相关系数R2大于0.96,说明该反应过程遵循一级反应动力学。2.在不改变锐钛矿型TiO_2结构的基础上,利用硝酸盐(硝酸镁、硝酸钙、硝酸锶)对TiO_2表面进行改性处理。由于单纯的TiO_2光生电子-空穴对容易发生复合,这是影响TiO_2光催化活性的一个主要因素,因此,减少电荷的复合是提高TiO_2光催化活性的关键。本文制备了Mg(NO_3)_2、Ca(NO_3)_2以及Sr(NO_3)_2改性处理的锐钛矿型TiO_2,采用XRD和SEM对其进行了表征,并且研究了改性TiO_2的光催化活性。Mg(NO_3)_2改性的TiO_2催化剂中,Mg(NO_3)_2与TiO_2摩尔比0.25%,是最佳配比,对诺氟沙星的降解率为97.19%,与纯TiO_2相比,降解率提高了21%。当诺氟沙星的初始浓度为5、10、15和20 mg/L时,催化剂TiO_2(Mg-0.25%)对其降解率均能达到95%以上。ln(A/A0)与反应时间t呈线性关系,相关系数R2大于0.97,该反应过程遵循一级反应动力学。Ca(NO_3)_2和Sr(NO_3)_2改性的TiO_2催化剂与Mg(NO_3)_2改性的TiO_2催化剂对诺氟沙星的降解结果类似。在最佳摩尔比的条件下,硝酸盐改性TiO_2光催化降解诺氟沙星的活性顺序为:TiO_2(Mg-0.25%)TiO_2(Ca-0.25%)TiO_2(Sr-0.25%)。3.由于TiO_2仅对紫外光有吸收,对可见光的利用率较低,不能较好的利用太阳光,因此拓宽TiO_2的光响应范围是改善TiO_2光催化活性的关键之一。本文采用半导体复合的方法对纳米TiO_2光催化剂进行改性研究,由于Fe_2O_3的禁带宽度较小,为2.2 eV,能够吸收可见光,所以本文采用水热法制备了TiO_2纳米粒子,选用硝酸铁为铁源,通过热处理制备了TiO_2/Fe_2O_3复合半导体光催化剂。以20 mg/L的诺氟沙星为目标降解物,达到吸附平衡后,采用氙灯光源进行光催化反应。结果表明,Fe_2O_3与TiO_2的最佳重量比为0.04;催化剂的最佳使用量为0.05 g;当诺氟沙星的初始浓度在5-20 mg/L时,其降解率均在85%以上。以ln(A/A0)对反应时间t作图,呈线性关系,相关系数R2大于0.97,该反应过程遵循一级反应动力学。
【学位授予单位】:信阳师范学院
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2017
【分类号】:X703;O643.36

【参考文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 张显;胡兰青;武军伟;;CdS-TiO_2光催化剂的制备及其光催化性能研究[J];稀有金属与硬质合金;2016年06期
2 武旭跃;邹华;朱荣;王靖国;;太湖贡湖湾水域抗生素污染特征分析与生态风险评价[J];环境科学;2016年12期
3 李嘉;张瑞杰;王润梅;张华;姜德娟;邹涛;唐建辉;吕剑;;小清河流域抗生素污染分布特征与生态风险评估[J];农业环境科学学报;2016年07期
4 鄂睿峰;姜蔚;左金龙;李雪;杨鑫国;王笑悦;陈大祥;王雪微;;石墨烯/TiO_2处理盐酸土霉素模拟抗生素废水研究[J];哈尔滨商业大学学报(自然科学版);2016年03期
5 周建伟;褚亮亮;王储备;黄建新;;机械化学合成CdS/TiO_2复合纳米材料及其光催化性能研究[J];人工晶体学报;2015年09期
6 陶锡璨;童海霞;张雄飞;;WO_3/TiO_2光催化剂的制备及降解低浓度苯酚废水的研究[J];湖南师范大学自然科学学报;2014年03期
7 童玲方;陈群华;沈永高;许旭敏;;贵金属负载TiO_2光催化降解甲苯研究[J];能源环境保护;2014年03期
8 王永谦;吕锡武;郑美玲;杨子萱;;厌氧生物滤池在生活污水厌氧-好氧组合处理工艺中的应用[J];四川大学学报(工程科学版);2014年02期
9 朱雷;肖扬帆;汪恂;;镧、铈掺杂的ZnO-TiO_2处理制药废水的实验研究[J];环境工程;2014年02期
10 朱琳;张远;渠晓东;马溪平;徐成斌;丁森;;北京清河水体及水生生物体内抗生素污染特征[J];环境科学研究;2014年02期
【共引文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 张虹;汪恂;朱雷;方继敏;;TiO_2/GO纳米复合材料的光催化性能研究[J];工业安全与环保;2017年11期
2 纪建飞;孙佳;杜尔登;章霖之;王延军;郭迎庆;;11种典型PPCPs在污水处理厂尾水及其周围水体中的分布特征与生态风险评估[J];安全与环境工程;2017年06期
3 殷强;付峥嵘;;我国水环境中抗生素污染的研究进展[J];安徽农业科学;2017年31期
4 张虹;汪恂;朱雷;方继敏;;TiO_2/GO纳米复合材料对制药废水的光催化处理[J];工业安全与环保;2017年10期
5 陈强;邴乃慈;谢洪勇;鲍阳阳;;不同环境介质中抗生素的污染现状及其检测方法研究进展[J];环境监控与预警;2017年05期
6 敬双怡;于治豪;朱浩君;李卫平;于玲红;;厌氧生物滤池-移动床生物膜反应器组合工艺处理丁腈橡胶废水[J];合成橡胶工业;2017年05期
7 王岩;秦修远;王然;施昌勇;龚?;;纺织印染工业VOCs污染问题及治理技术展望[J];印染助剂;2017年07期
8 方继敏;陈俊宏;黄秀燕;汪恂;;光还原法制备Ag/TiO_2催化剂及光催化性能[J];环境工程学报;2017年06期
9 杨海燕;杨博;陈义华;孙广东;金秋;;磺胺甲恶唑在垂直流湿地中的去除行为[J];科学技术与工程;2017年18期
10 李婧;曹海艳;刘凯艳;赵媛媛;袁雪花;王艺翔;苏玉红;;水中微量抗生素的吸水树脂浓缩方法[J];应用化工;2017年06期
【二级参考文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 米阿敏;薛晋波;申倩倩;张亚伟;贾虎生;许并社;;长径比可控的CdS纳米棒制备及光催化性能研究[J];人工晶体学报;2015年06期
2 秦延文;张雷;时瑶;马迎群;常旭;刘志超;;大辽河表层水体典型抗生素污染特征与生态风险评价[J];环境科学研究;2015年03期
3 张亚伟;薛晋波;申倩倩;米阿敏;贾虎生;许并社;;TiO_2/Fe_2O_3异质结薄膜的制备及其光电特性的研究[J];人工晶体学报;2015年03期
4 叶必雄;张岚;;环境水体及饮用水中抗生素污染现状及健康影响分析[J];环境与健康杂志;2015年02期
5 郭欣妍;王娜;许静;焦少俊;王昝畅;单正军;汤卫国;;兽药抗生素的环境暴露水平及其环境归趋研究进展[J];环境科学与技术;2014年09期
6 何秀婷;王奇;聂湘平;杨永涛;程章;;广东典型海水养殖区沉积物及鱼体中磺胺类药物的残留及其对人体的健康风险评价[J];环境科学;2014年07期
7 朱婷婷;段标标;宋战锋;彭盛华;;深圳铁岗水库水体中抗生素污染特征分析及生态风险评价[J];生态环境学报;2014年07期
8 朱婷婷;宋战锋;尹魁浩;彭盛华;;深圳西丽水库抗生素残留现状及健康风险研究[J];环境污染与防治;2014年05期
9 杨胜韬;赵连勤;;石墨烯吸附材料的制备与应用研究进展[J];西南民族大学学报(自然科学版);2014年02期
10 薛保铭;杨惟薇;王英辉;黄闻宇;李平阳;张瑞杰;黄魁;;钦州湾水体中磺胺类抗生素污染特征与生态风险[J];中国环境科学;2013年09期
中国知网广告投放
 快捷付款方式  订购知网充值卡  订购热线  帮助中心
  • 400-819-9993
  • 010-62791813
  • 010-62985026