泡沫镍载氧化钛基光阳极制备及其液相光电催化降解性能.doc

硕士学位论文论文题目：泡沫镍载氧化钛基光阳极制备及其液相光电催化降解性能学科专业：应用化学研究方向：功能材料论文编号：2013年3月28日分类号密级公开UDC单位代码目录III第页目录摘要iABSTRACTii第1章绪论I1.1TiO2光催化氧化技术11.1.1TiO2光催化的机理11.1.2TiO2光催化的研究现状31.2TiO2光催化剂活性提高的方法和途径31.2.1TiO2表面沉积贵金属离子41.2.2复合半导体41.2.3金属离子掺杂51.2.4表面光敏化61.3光催化技术与其他降解方法的联用71.4光电协同催化氧化技术71.4.1光电催化反应发展进程及其机理81.4.2光电极的制备及光电反应系统91.4.3光电化学反应器结构和类型91.4.4TiO2光电催化过程理论分析101.5我国的水污染状况101.6印染污水处理的现状和进展111.6.1染料的分类111.6.2染料废水的常用处理技术111.7本研究课题的提出121.8反应目标物的选取12第2章实验和表征方法142.1实验试剂及仪器142.1.1实验试剂及原料142.1.2实验仪器及设备152.2反应装置152.3实验方法162.3.1光阳极的制备162.3.2光电催化162.4表征方法172.4.1差热-热重分析(TG-DTA)172.4.2X射线粉末衍射分析(XRD)172.4.3红外光谱分析(IR)172.4.2扫描电子显微镜分析(SEM)172.4.2X射线光电子能谱分析(XPS)17第3章泡沫镍负载多孔TiO2光阳极的制备及其光电催化活性研究183.1催化剂的制备与表征183.1.1泡沫镍负载多孔TiO2光阳极的制备183.1.2泡沫镍负载多孔TiO2光阳极的表征193.2泡沫镍负载多孔TiO2薄膜电极光电催化降解亚甲基蓝213.2.1负载次数对催化剂催化性能的影响213.2.2光电催化、光催化和电催化对MB降解比较223.2.3活性炭模板量对薄膜电极催化性能影响233.2.4阳极偏压对光电催化降解的影响243.2.5通气速率对光电催化降解的影响253.2.6亚甲基蓝初始溶液浓度对光电催化降解的影响253.3降解过程中染料的光谱分析及其降解机理263.4小结27第4章泡沫镍负载多孔Ag-TiO2光阳极的制备及其光电催化活性研究294.1催化剂的制备与表征294.1.1泡沫镍负载多孔Ag-TiO2光阳极的制备294.1.2泡沫镍负载多孔Ag-TiO2光阳极的表征304.2泡沫镍负载多孔Ag-TiO2薄膜电极光电催化降解亚甲基蓝344.2.1负载次数对催化剂催化性能的影响354.2.2Ag掺杂量对多孔Ag-TiO2薄膜电极光电催化性能的影响354.2.3光电催化、光催化和电催化对MB降解比较364.2.4外加电极电位对MB光电降解的影响374.2.5溶液初始pH值对MB光电降解的影响384.2.6MB溶液初始浓度的影响394.2.7泡沫镍负载多孔Ag-TiO2光阳极的稳定性394.3小结40第5章光电催化反应动力学研究415.1光催化、光电催化的降解动力学常数的比较415.2优化条件下光电催化在不同反应物浓度的动力学常数425.2.1MB初始浓度对催化反应的影响425.2.2不同MB初始浓度下的动力学常数425.3光电催化反应动力学模型的建立435.4小结44结束语46致谢47参考文献48作者在学期间取得的学术成果53表目录表目录表1.1各种印染废水处理技术的比较11表2.1光电极制备所用的主要原料和试剂14表2.2主要实验仪器15表3.1泡沫镍负载TiO2薄膜和多孔TiO2薄膜电极的光电催化性能23图目录图目录图1.1半导体颗粒上电子-空穴对的产生及其主要迁移过程2图1.2半导体TiO2光催化氧化反应机理示意图3图1.3复合半导体TiO2-CdS材料的光激发5图1.4光电催化原理示意图8图2.1光电催化反应装置16图3.1泡沫镍负载多孔TiO2光阳极的制备流程图18图3.2活性炭模板化TiO2的