改性TiO_2自清潔薄膜光催化氧化室內(nèi)甲醛、SO_2的研究

【摘要】：本文采用溶膠—凝膠法制備了不同摻雜改性的納米Ti02光催化劑,在玻璃基片上成功制備負(fù)載型Ti02薄膜材料,確定制備Ti02薄膜的最優(yōu)工藝條件。選擇比表面積大,吸附能力強(qiáng)的活性炭作為催化劑載體和TiO2負(fù)載膜,以甲醛、S02為目標(biāo)物,分別測(cè)試它們的光催化效率。通過(guò)XRD, EDS等檢測(cè)手段對(duì)篩選出來(lái)的Ti02顆粒分別進(jìn)行微觀分析,進(jìn)行了紫外—可見(jiàn)光吸收光譜分析檢測(cè),并利用自動(dòng)接觸角儀對(duì)二氧化鈦負(fù)載膜疏水性進(jìn)行表征。實(shí)驗(yàn)在自行設(shè)計(jì)的光催化反應(yīng)器內(nèi)進(jìn)行,對(duì)納米TiO2光催化技術(shù)用于治理室內(nèi)污染氣體的影響因素、反應(yīng)動(dòng)力學(xué)、反應(yīng)機(jī)理等進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)研究。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,TiO2經(jīng)摻雜改性后可見(jiàn)光活性提高,摻釩TiO2對(duì)甲醛的去除效率可達(dá)到71.3%,氮釩共摻TiO2對(duì)8O2的去除效率高達(dá)93.2%,結(jié)合產(chǎn)物分析和催化劑分析表征,推測(cè)反應(yīng)機(jī)理包括吸附和光催化氧化兩個(gè)過(guò)程,其中光催化反應(yīng)起主導(dǎo)作用。對(duì)混合氣樣進(jìn)行處理,氣體間存在競(jìng)爭(zhēng)吸附的關(guān)系,甲醛的降解受SO2影響大些,氮釩共摻TiO2所受影響比摻釩TiO2的小。納米TiO2光催化氧化甲醛符合一級(jí)反應(yīng)動(dòng)力學(xué)規(guī)律,反應(yīng)速率常數(shù)為0.257mg/m3·min。制備的負(fù)載膜具有良好的疏水性能,疏水角能達(dá)到130°以上,對(duì)甲醛有比較好的的降解效果。研究結(jié)果為進(jìn)一步應(yīng)用提供了一定的參考。 【關(guān)鍵詞】：摻雜改性TiO_2 光催化氧化 甲醛 二氧化硫 疏水性
【學(xué)位授予單位】：華北電力大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2012
【分類號(hào)】：TB383.2
【目錄】：

• 摘要5-6
• Abstract6-10
• 第1章 緒論10-16
• 1.1 課題研究背景10-12
• 1.1.1 概述10
• 1.1.2 室內(nèi)空氣污染物的來(lái)源和危害10-12
• 1.1.3 室內(nèi)空氣污染物的常用處理方法12
• 1.2 國(guó)內(nèi)外光催化氧化技術(shù)的研究現(xiàn)狀12-14
• 1.3 課題研究?jī)?nèi)容14-15
• 1.4 本章小結(jié)15-16
• 第2章 納米材料光催化的基本原理16-21
• 2.1 納米TiO_2的光催化作用原理16-17
• 2.1.1 納米光催化材料概述16
• 2.1.2 納米TiO_2的光催化原理16-17
• 2.2 TiO_2光催化活性的影響因素17-19
• 2.3 納米二氧化鈦光催化劑的摻雜改性19-20
• 2.3.1 常用的摻雜改性方法19-20
• 2.3.2 納米材料光催化劑存在的問(wèn)題20
• 2.4 本章小結(jié)20-21
• 第3章 改性納米TiO_2及薄膜的制備與表征21-34
• 3.1 納米材料的制備方法21-22
• 3.2 摻雜改性納米TiO_2的制備22-24
• 3.2.1 重要試劑與儀器的型號(hào)及生產(chǎn)廠家22
• 3.2.2 摻雜改性納米TiO_2的制備22-24
• 3.2.3 改性二氧化鈦?zhàn)郧鍧嵄∧さ闹苽?/span>24
• 3.3 樣品的表征與分析24-32
• 3.3.1 XRD檢測(cè)24-30
• 3.3.2 EDS能譜分析30-31
• 3.3.3 紫外—可見(jiàn)光吸收光譜分析檢測(cè)31-32
• 3.4 本章小結(jié)32-34
• 第4章 改性納米TiO_2光催化氧化甲醛、SO_2的實(shí)驗(yàn)研究34-57
• 4.1 室內(nèi)甲醛、SO_2的測(cè)定方法34
• 4.1.1 甲醛的測(cè)定方法34
• 4.1.2 SO_2的測(cè)定方法34
• 4.2 甲醛標(biāo)準(zhǔn)曲線的繪制34-36
• 4.2.1 分析用試劑及儀器34-35
• 4.2.1.1 分析用試劑34-35
• 4.2.1.2 分析用儀器35
• 4.2.2 甲醛標(biāo)準(zhǔn)曲線的繪制35-36
• 4.3 光催化反應(yīng)裝置及實(shí)驗(yàn)流程36-37
• 4.4 光催化降解甲醛的實(shí)驗(yàn)研究37-45
• 4.4.1 活性炭的空白實(shí)驗(yàn)37-38
• 4.4.2 催化劑的用量對(duì)光催化反應(yīng)影響38-39
• 4.4.3 光照強(qiáng)度對(duì)光催化反應(yīng)影響39-40
• 4.4.4 最佳初始濃度的探討40-41
• 4.4.5 摻釩量對(duì)光催化反應(yīng)的影響41-42
• 4.4.6 二氧化鈦的煅燒時(shí)間對(duì)光催化反應(yīng)的影響42-43
• 4.4.7 二氧化鈦煅燒溫度對(duì)光催化反應(yīng)的影響43
• 4.4.8 溫度對(duì)光催化反應(yīng)的影響43-44
• 4.4.9 氮釩共摻二氧化鈦的光催化反應(yīng)的實(shí)驗(yàn)研究44-45
• 4.5 光催化氧化SO_2及混合氣體的實(shí)驗(yàn)研究45-50
• 4.5.1 活性炭吸附SO_2的空白試驗(yàn)45-46
• 4.5.2 不同初始濃度對(duì)SO_2去除效率的影響46-47
• 4.5.3 不同二氧化鈦對(duì)甲醛及二氧化硫的催化氧化實(shí)驗(yàn)47-48
• 4.5.4 混合氣樣的處理實(shí)驗(yàn)48-50
• 4.6 催化氧化產(chǎn)物的鑒定50
• 4.7 TiO_2光催化降解甲醛的動(dòng)力學(xué)研究50-53
• 4.8 機(jī)理分析53-55
• 4.8.1 光催化降解甲醛機(jī)理53-54
• 4.8.2 光催化氧化SO_2機(jī)理54-55
• 4.9 本章小結(jié)55-57
• 第5章 TiO_2薄膜自清潔性的實(shí)驗(yàn)研究57-66
• 5.1 改性二氧化鈦薄膜疏水性的研究58-60
• 5.2 二氧化鈦負(fù)載量對(duì)甲醛降解效率的影響60-61
• 5.3 膜的煅燒溫度對(duì)甲醛降解效率的影響61
• 5.4 膜的煅燒時(shí)間對(duì)甲醛降解效率的影響61-62
• 5.5 通氧量對(duì)甲醛降解效率的影響62-63
• 5.6 改性二氧化鈦薄膜對(duì)甲醛降解的實(shí)驗(yàn)研究63-65
• 5.6.1 摻釩二氧化鈦薄膜對(duì)甲醛降解的影響63-64
• 5.6.2 摻氮二氧化鈦薄膜對(duì)甲醛降解的影響64-65
• 5.6.3 氮釩共摻二氧化鈦薄膜對(duì)甲醛降解的影響65
• 5.7 本章小結(jié)65-66
• 第6章 結(jié)論與建議66-68
• 6.1 結(jié)論66-67
• 6.2 建議67-68
• 參考文獻(xiàn)68-72
• 攻讀碩士學(xué)位期間發(fā)表的論文及其它成果72-73
• 致謝73

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