介孔SiO2及SiO2/TiO2和SiO2/Cu2O复合材料制备与光催化性能研究

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介孔SiO2材料无毒、无味、无污染,因其粒径小、比表面积大、表面吸附力强、化学纯度高、分散性能好等特异性能,使其具有优越的稳定性、补强性、增稠性和触变性,因此在众多领域有着非常重要的作用,特别是作为光催化剂载体,能有效的提高催化剂的催化性能。本文以廉价的硅酸钠和硫酸为主要原料,经超声辅助,通过并流混合法在酸性条件下制备了介孔SiO2粉体,采用了XRD、TG、SEM、TEM、BET等方法进行表征。纳米TiO2因其具备良好的耐侯性、耐化学腐蚀性、较高的催化效能,在污水处理过程中备受青睐。但其本身在催化过程中的易发生团聚、结块,导致催化性能降低。介孔二氧化硅是一种拥有较大比表面积和内部通道的材料,在介孔二氧化硅表面负载TiO2光催化剂,可以大大提高其催化效率。本文分别以机械研磨法、液相沉淀法和溶液共混法制备了SiO2/TiO2复合粉体,采用了XRD、TEM等方法进行表征,并分别测试了其对活性大红染料的光催化降解效果,。纳米Cu2O的禁带宽度为2.17eV,能在可见光下完成一系列光催化作用,相比于只能在紫外光照射下发生催化的纳米TiO2拥有更广阔的应用前景,但纳米Cu2O本身也存在一定缺陷,当以介孔二氧化硅负载纳米Cu2O后,其性能得到了很大改善。本文以溶液共混法制备了SiO2/Cu2O复合粉体,采用了XRD、TEM等方法进行表征,并测试了其对活性大红染料的光催化降解效果。本文共分为五章:第一章,概述了介孔SiO2的研究现状以及重要应用,以及介孔SiO2/TiO2、SiO2/Cu2O复合粉体的国内外研究现状,并介绍了其光催化机理。探讨了本课题的研究目的、内容和意义。第二章,在酸性条件下,经超声辅助作用,通过并流混合法制备了介孔SiO2,采用了XRD、TG、SEM、TEM、BET等方法对其进行了表征。探讨了老化时间、老化pH值等实验因素对所制备介孔SiO2的比表面积、孔体积、孔径等性质的影响。第三章,分别以机械研磨法、液相沉淀法和溶液共混法制备了SiO2/TiO2复合粉体,采用了XRD、TEM等方法进行了表征,分别测试了复合材料对活性大红染料的光催化降解效果。结果证明:以溶液共混法制备的SiO2/TiO2复合粉体光催化性能最好,对大红染料的降解率达95%。第四章,以溶液共混法制备了SiO2/Cu2O复合粉体,采用了XRD、TEM等方法进行了表征,并测试了复合材料对活性大红染料的光催化降解效果。结果证明:以溶液共混法制备的SiO2/Cu2O复合粉体的光催化性能要优于SiO2/TiO2复合材料,对大红染料的降解率为99%。第五章,对所做工作进行总结。
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