硅掺杂TiO光催化电极在水污染控制中的应用研究

摘要

目前，Ti02光催化材料固化技术解决了Ti02颗粒难于回收的问题，但其光催化活性仍然偏低，不能满足水污染治理领域对光催化材料的需求。为改善固化Ti02光催化材料的光催化特性，提高其量子产率，本研究工作以阳极氧化制备Ti02光催化材料为基础，通过材料表面微结构的改变提高光能的利用率，在获得高比表面积光催化材料的同时提高其位于紫外光或太阳光照射时的光催化活性及量子转化效率。
　　 利用HF-Na2SiF6作为阳极氧化电解液成分，制备硅掺杂Ti02光催化材料，以活性艳红为模拟染料废水，研究其在紫外光照射时的光催化特性。结果表明，硅掺杂Ti02光催化材料纳米管的直径小于未掺杂Ti02纳米管光催化材料，纳米管壁厚大于未掺杂Ti02光催化材料；硅可通过加速光生电子与空穴的分离达到提高材料光电催化效率的目的。在施加相同偏压时，硅掺杂Ti02光催化材料的光电流密度为未掺杂材料的2-3倍；两种材料对10mg/L活性艳红模拟染料废水的光电降解效率分别为83％(Si-Ti02)和47％。
　　 利用HF-Na2SiF6-FeCl3作为阳极氧化电解液成分，制备硅一铁共掺杂Ti02光催化材料，研究其在太阳光照射时的光催化特性。SEM结果表明，通过此工艺制备的Ti02光催化材料微结构由纳米棒和纳米网状结构组成(珊瑚状形貌)。与纳米管形貌相比，其在可见光的吸收和光电流密度、光降解效率等光催化特性方面珊瑚状形貌Ti02都有明显提高。两种材料在波长小于500nm范围内可见光的吸收率分别达到84％一87％(珊瑚状)，65％-70％(纳米管)；相同条件下，珊瑚状TiO2/Ti电极的光电流密度是纳米管TiO2/Ti电极的4-5倍，对活性艳红模拟染料废水的降解效率(45.2％)是纳米管TiO2/Ti电极(11.9％)的4倍。
　　 TiO2光催化材料微结构形貌的改变可以提高光吸收率，从而提高光能的利用率，促进更多光生电子一空穴对的产生，进而提高光催化效率。

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文摘

英文文摘

论文说明：图表目录

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第一章绪论

1.1引言

1.2印染废水现状

1.2.1印染废水的特点

1.2.2印染废水处理技术

1.3光催化技术

1.3.1 TiO2光催化原理

1.3.2 TiO2光催化性能影响因素

1.3.3 TiO2光催化剂的应用领域

1.3.4 TiO2纳米管光催化材料制备方法

1.4本文的研究目的和内容

参考文献

第二章材料制备与试验方法

2.1试验材料

2.2试验设备

2.3材料制备工艺流程

2.4组织观察及物相分析

2.4.1显微组织观察

2.4.2表面成分分析

2.4.3晶型分析

2.5光催化性能测试

2.5.1光电流密度

2.5.2降解效率

第三章硅掺杂TiO2光催化材料

引言

3.1硅掺杂TiO2光催化材料制备与表征

3.2紫外光催化特性

3.2.1光电流密度

3.2.2光电催化降解效率

3.3小结

参考文献

第四章硅-铁共掺杂TiO2光催化材料

引言

4.1硅-铁共掺杂TiO2光催化材料制备与表征

4.2太阳光催化特性

4.2.1光电流密度

4.2.2降解效率

4.3结果分析

4.4小结

参考文献

第五章结论

致谢

博士生期间科研成果

博士后期间科研成果

个人简历