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不同主导晶面纳米TiO2吸附和光催化降解气相甲苯研究的中期报告
这是一份研究不同主导晶面纳米TiO2吸附和光催化降解气相甲苯的中期报告。
研究背景：
挥发性有机化合物是大气污染物的主要成分之一，其中甲苯是最常见的有机污染物之一。纳米TiO2作为一种有效的催化剂已被广泛应用于有机污染物的降解中。但是，不同晶面的TiO2对有机化合物的吸附和光催化降解能力存在较大差异，因此需要深入研究不同晶面的TiO2对甲苯的吸附和光催化降解作用。
研究内容：
本研究选择了常见的四种TiO2晶面，即001晶面的锐钛矿型（R-TiO2）、001晶面的金红石型（A-TiO2）、101晶面的锐钛矿型（N-TiO2）和101晶面的金红石型（B-TiO2），采用溶胶-凝胶法制备出不同晶面的TiO2纳米粉末，并用X射线衍射（XRD）和透射电镜（TEM）对其结构和形貌进行了表征。然后，用恒流量法将甲苯均匀地通入反应器中，研究不同晶面的纳米TiO2对甲苯的吸附和脱附过程。接下来，将甲苯吸附剂置于光反应器中，分别用UV可见光光谱仪和气相色谱仪对其进行光催化降解实验，并研究不同晶面的纳米TiO2对甲苯的光催化降解活性和稳定性。
研究进展：
已完成四种TiO2晶面的制备和结构表征，得到了纳米粉末的XRD图谱和TEM图像。通过恒流量法研究了甲苯吸附和脱附过程，并测定了不同晶面TiO2对甲苯吸附的等温线和动力学曲线。实验结果表明，四种TiO2晶面均具有较高的甲苯吸附能力，其中以R-TiO2的吸附能力最强。随着甲苯浓度的升高，四种晶面的TiO2纳米粉末对甲苯的吸附量均有所增加。进一步实验结果也表明，四种晶面的TiO2纳米粉末均具有较高的甲苯光催化降解能力，其中以N-TiO2的催化性能最佳。此外，四种晶面的TiO2光催化降解甲苯的反应速率均随着甲苯浓度的升高而加快。同时，本研究还对TiO2纳米粉末进行了光催化稳定性实验，发现不同晶面的TiO2纳米粉末光催化降解甲苯的稳定性均存在一定的差异。
研究结论：
本研究结果表明，不同晶面的TiO2纳米粉末对甲苯的吸附和光催化降解能力存在差异。R-TiO2和N-TiO2具有较强的甲苯吸附和光催化降解能力，而A-TiO2和B-TiO2的效果相对较差。进一步的研究还需要深入探究不同晶面TiO2纳米粉末的微观结构对其吸附和光催化降解能力的影响。