金属掺杂CaSO4/TiO2复合粉体的制备与光催化性能研究

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随着全球环境问题日益严重,开发高效低能耗、高环保的功能材料已经成为人们迫在眉睫的任务。以 TiO2等半导体材料为催化剂的多相光催化氧化法作为一项新的污染治理技术正日益受到人们的重视。TiO2因其高活性、强氧化性、安全无毒、化学性质稳定、难溶等优点而成为具有良好开发前景的环保型催化剂之一。
　　目前,关于 TiO2的制备方法大多数采用以钛酸丁酯为原料的溶胶-凝胶法,该方法原料成本相对较高,工艺复杂,故采用价格低廉、操作简单的制备方法来制备高性能的TiO2成为研究者的主要目标。TiOSO4是一种价格低廉的无机试剂,且来源广泛、无毒,用它来制备TiO2,成本低且工艺简单,通过严格控制工艺条件,可制得粒径小、粒度分布窄、分散性较好的纳米CaSO4/TiO2复合粉体。然而制备的CaSO4/TiO2复合粉体光催化剂太阳能利用效率低,并且由于催化剂为纳米粉体,回收困难,论文针对这几个问题对二氧化钛进行了掺杂改性及光催化性能研究。根据研究内容将本文分为三部分:
　　1.以硫酸氧钛、氧化钙、硫酸铁为原料,采用沉淀法制备了掺铁 CaSO4/TiO2复合粉体,并用XRD、IR、SEM、EDX进行表征。该复合材料光催化降解活性大红溶液的最佳条件为:在制备时沉淀pH=9,掺铁量为2％,煅烧温度为600℃时,4 g/L的复合粉体在紫外灯下照射150 min,降解率达到93.8%,在可见光下照射相同时间降解率为85.3%。
　　2.按照第二章的制备方法,将掺杂金属改为银,以 AgNO3为银源,制备了粒径为12 nm左右的掺银CaSO4/TiO2复合粉体,并用XRD、SEM、EDX进行表征。在制备时沉淀pH=12,掺银量为1%,煅烧温度为600℃时降解效果最好,4 g/L的复合粉体在紫外灯下150 min降解率达到了98.7%,在可见光下150 min降解率为91.5%。
　　3.以凹凸棒土为载体,以第三章最佳条件下制备的银掺杂 CaSO4/TiO2复合粉体为钛源,采用超声分散-再沉淀法制备了凹凸棒土负载的银掺杂 CaSO4/TiO2复合材料,并用XRD、IR、SEM、EDX手段对样品进行表征。以催化降解活性大红考察其光催化性能,并比较了纯凹凸棒土、掺银CaSO4/TiO2和凹凸棒土负载掺银CaSO4/TiO2复合粉体的光催化性能。结果表明:用凹凸棒土作载体,不仅可以实现 TiO2的固载,有利于催化剂的回收重复利用,而且可提高光催化降解效率、降低废水处理成本。

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作者
石俊青;
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作者单位

河北大学;

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授予单位河北大学;
学科无机化学
授予学位硕士
导师姓名李志林;
年度 2014
页码
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原文格式 PDF
正文语种中文
中图分类金属催化剂;催化剂制备工艺;
关键词
CaSO4/TiO2复合粉体; 金属掺杂; 沉淀法; 光催化性能;

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