论文部分内容阅读
近年来,新型高效环保材料成为当前治理环境问题的研究热点之一。在多相催化领域,纳米TiO2是典型的光催化剂,广泛应用于有机物降解、杀菌、空气、水的净化等方面。FeOOH具备良好的吸附性能,其光响应的波长在自然光区,能够较好的利用自然光对环境中的有机物进行光催化降解。目前,TiO2的复合材料成为研究热点,纳米Ti02和相对窄的带隙能半导体的复合能减小其禁带宽度,扩展光响应能至可见光范围内,提高光能利用率和复合材料的光催化性能。以石英玻璃片为基体制备纳米FeOOH/TiO2复合材料,一方面能实现薄膜材料的固定,提高光催化剂的利用率；另一方面,两种材料的复合能提高对自然光的利用率。本实验研究了FeOOH/TiO2纳米薄膜的制备、表征及其光催化活性,为实现薄膜制备及应用从小型实验室研究向工业化应用迈进提供了理论依据和指导作用。本文介绍了采用分子自组装方法,以SH为功能团、石英玻璃片为基底,低温液相反应体系中制备纳米FeOOH/TiO2复合薄膜。并以甲基橙为目标物,探讨了不同实验因素对FeOOH/TiO2光催化活性的影响,最后对FeOOH/TiO2薄膜的失活现象与原因以及薄膜的再生方法进行了探讨。论文的主要研究进展如下：(1)通过分子自组装方法制得FeOOH/TiO2薄膜,利用高分辨透射电子显微镜和扫描电子显微镜对该复合薄膜进行表征,最终确定Ti02为锐钛矿结构,FeOOH为针铁矿(a-FeOOH)结构,并判断FeOOH与Ti02为层状-岛状式生长。(2)通过胶带削离、超声以及冲洗实验定性地对比分析了分子自组装法与溶胶-凝胶法制备的FeOOH/TiO2与石英玻璃片间的附着力大小,说明了分子自组装法制备的FeOOH/TiO2与石英玻璃片附着力较强。(3)以甲基橙为目标物,通过几组光催化对比实验,探讨了薄膜制备时间、光源能量、H202、目标物浓度、薄膜复合作用等因素对FeOOH/TiO2的光催化活性的影响。FeOOH/TiO2(其中,TiO2 0.0073g, FeOOH 0.0009g)具有最高光催化活性下的最优实验条件为：制备Ti02的最佳反应时间为4h,甲基橙溶液浓度为1mg／L。可见光下,FeOOH/TiO2光催化lmg／L甲基橙溶液6h,脱色率达99.7%。(4) FeOOH/TiO2薄膜经重复利用20次后,其对甲基橙溶液光催化6h后的脱色率由99.7%降至42.5%,其活性丧失近一半。(5)真空和酸处理均能在一定程度上能实现FeOOH/TiO2的再生。FeOOH/TiO2经真空处理后,活性恢复15.3%；经HCl处理后,活性恢复33.6%。