论文部分内容阅读
综述了纳米半导体的特点，光催化处理污水的原理及应用，重点介绍了复合TiO2纳米半导体材料光催化应用的研究现状，至今未发现复合超细材料TiO2／CdS／FemOn通过反微乳液体系的制备应用。因此，在总结前人工作的基础上，本文选择了适当的反微乳液体系，制备了超细颗粒TiO2／CdS／FemOn，并对其进行了表面电性质、XRD、UV-vis和IR光谱等性质表征，研究了以TiO2／CdS／FemOn作为催化剂光对亚甲基蓝溶液的日光降解、制备条件对于催化剂催化能力的影响等，并试图通过磁核的引入提高催化剂的回收率。主要工作内容如下： 一、TiO2／CdS／FemOn反微乳液体系制备 利用电导率法对反微乳液体系进行选择。在月桂醇聚氧乙稀（23）醚（Brij35）／正己醇／环己烷／水溶液构成的反微乳液体系中，制备了TiO2／CdS／FemOn复合粒子。测定了表面电性质、XRD、UV-vis和IR光谱。发现TiO2／CdS／FemOn在紫外可见光谱中的紫外区和可见区都比CdS和TiO2的吸收强，CdS的复合使吸收边红移，可见光区吸收增强，Fe3O4的复合使紫外区吸收稍有加强，整个复合颗粒光响应范围扩大；制备条件对复合颗粒等电点有一定的影响，CdS和FemOn在TiO2内的包裹掺杂使复合颗粒的等电点向酸性方向移动；等电点随着焙烧温度的升高而升高（向碱性方向移动）。XRD和IR的表征综合推测了复合颗粒的可能包裹情况。 二、TiO2／CdS／FemOn光催化活性研究 研究了复合超细颗粒TiO2／CdS／FemOn对亚甲基蓝溶液的不同光源下的降解性能。结果表明，TiO2／CdS／FemOn的无光吸附，紫外和日光降解性能都比TiO2纳米颗粒（50nm）要好。不同的制备条件，不同的复合物的配置，光源种类，光强度等个因素都将影响光催化降解性能。自然光条件下，20ppm的大浓度亚甲基蓝溶液30min已能达到90％的脱色率。实验发现光强度与降解速率有直接关系，光强度的增加将导致反应速率的提高。以相同光强度条件在紫外和日光照射下进行亚甲基蓝溶液降解，紫外下的降解速率高于日光下。亚甲基蓝溶液的初始浓度对光降解的速率和反应动力学模式都有很大的影响。较低浓度的亚甲基蓝溶液光降解基本符合动力学一级反应，随着反应华东师范大学硕士学位论文摘要体系浓度的增大，已不完全符合一级反应。考察了其过程中的复合颗粒表面zeta电位的变化与催化过程及性能的关系，颗粒表面zeta电位反映出亚甲基蓝在颗粒表面的吸附和降解情况。 制备的复合材料进行光降解亚甲基蓝溶液的回收利用实验。复合材料因Fe3O4的掺杂而最终含有Y一FeZO3、。一FeZO:和Fe3O4。因为磁性晶体Y一Fe203，Fe3O;的引入，使催化剂拥有了磁性，可以以外加磁场进行回收，提高了催化剂的回收率。光降解高浓度的亚甲基蓝溶液（20ppm）第一次可达到95%的脱色率，第三次回收再利用，其降解高浓度染料的脱色率仍能在50分钟达到80%。