改性煤矸石/TiO 2 复合材料的制备及其光催化性能的研究

发布时间：2025-06-28 00:10

　　由于纳米TiO2颗粒小，在处理废水的过程中，导致难以从已经净化了的水中分离出来，容易流失，重复使用率低。因此，在载体上负载TiO2纳米材料，这样不仅克服了TiO2纳米颗粒重复使用率低的缺点，而且可以利用多孔性载体吸附材料的吸附性提高复合光催化剂的光催化活性。负载TiO2的载体分为有机载体和无机载体，TiO2一般采用无机载体。因为无机物化学稳定性好、耐高温高压。其中多孔吸附载体有良好的吸附性，多孔吸附载体主要有活性炭、碳纳米管和粉煤灰等。但是活性炭，碳纳米管等价格较高，不易大规模生产。因此，本论文采用改性煤矸石为载体，将其与TiO2复合。改性后的煤矸石具有大的比表面积，可作为TiO2的吸附载体，同时实现煤矸石工业废物的资源化利用。具体研究方法和内容如下： 首先，用盐酸对煤矸石进行改性（hydrochloric acid modification gangue简称HAG），以Ti(SO4)2溶液为钛源，CO(NH2)2溶液为沉淀剂，改性煤矸石为载体，采用水热反应制备得到HTiO2/HAG（hydrothermal简称H）催化剂，利用SEM、TEM、FTIR和XR对HTiO2/HAG复合光...

【文章页数】：82 页

【学位级别】：硕士

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摘要
Abstract
1 绪论
    1.1 煤矸石改性的应用
        1.1.1. 吸附剂
        1.1.2 橡胶补强填充剂
        1.1.3 塑料填充剂
        1.1.4 其他方面
    1.2 TiO₂光催化剂概述
        1.2.1 TiO₂的结构与性能
        1.2.2 TiO₂光催化机理
        1.2.3 TiO₂光催化杀菌机理
        1.2.4 TiO₂的制备方法
        1.2.5 TiO₂的改性
    1.3 金属系抗菌剂概述
        1.3.1 银系抗菌剂
        1.3.2 银系抗菌机理
    1.4 TiO₂光催化剂磁性载体概述
        1.4.1 磁载纳米 TiO₂复合材料的制备
        1.4.2 磁载纳米 TiO₂复合材料的性能
    1.5 课题研究的目的及主要研究内容
        1.5.1 课题研究的目的及意义
        1.5.2 课题研究的内容
2 实验方法
    2.1 实验药品
    2.2 实验仪器
    2.3 表征手段
        2.3.1 扫描电子显微镜(SEM)
        2.3.2 透射电子显微镜(TEM)
        2.3.3 X 射线衍射(XRD)
        2.3.4 红外光谱分析仪(FTIR)
        2.3.5 振动样品磁强计(VSM)
        2.3.6 紫外-可见漫反射(UV-Vis DRS)
    2.4 光催化性能分析
    2.5 罗丹明 B 溶液标准工作曲线的测定
        2.5.1 配置模拟废水罗丹明 B 溶液
        2.5.2 确定罗丹明 B 溶液的最大吸收波长
        2.5.3 测定罗丹明 B 溶液的标准曲线
    2.6 抗菌性能分析
3 水热法制备改性煤矸石/TiO₂复合光催化材料及其性能研究
    3.1 制备 HCl 改性煤矸石
    3.2 HTiO₂/HAG 复合物的制备
    3.3 HTiO₂/HAG 复合物的表征
        3.3.1 SEM 测试结果与分析
        3.3.2 TEM 测试结果与分析
        3.3.3 XRD 测试结果与分析
        3.3.4 FTIR 测试结果与分析
        3.3.5 UV-Vis DRS 测试结果与分析
    3.4 HTiO₂/HAG 光催化活性分析
        3.4.1 最佳 HAG 基体悬浮液浓度的确定
        3.4.2 最佳水热温度的确定
        3.4.3 最佳保温时间的确定
    3.5 本章小结
4 溶胶凝胶法制备改性煤矸石/TiO₂复合光催化材料及其性能研究
    4.1 实验原理
    4.2 TiO₂/HAG 复合物的制备
    4.3 TiO₂/HAG 复合物的表征
        4.3.1 SEM 测试结果与分析
        4.3.2 TEM 测试结果与分析
        4.3.3 XRD 测试结果与分析
        4.3.4 FTIR 测试结果与分析
        4.3.5 UV-Vis DRS 测试结果与分析
    4.4 TiO₂/HAG 光催化活性分析
        4.4.1 最佳 HAG 基体质量分数的确定
        4.4.2 最佳热处理温度的确定
    4.5 本章小结
5 TiO₂/HAG/AgO 的制备及表征
    5.1 TiO₂/HAG/AgO 制备的实验原理
    5.2 TiO₂/45HAG/AgO 的制备
    5.3 TiO₂/HAG/AgO 三元复合物的表征
        5.3.1 SEM 测试结果与分析
        5.3.2 TEM 测试结果与分析
        5.3.3 XRD 测试结果与分析
        5.3.4 UV-Vis DRS 测试结果与分析
    5.4 TiO₂/HAG/AgO 光催化活性分析
    5.5 TiO₂/HAG/AgO 杀菌性能分析
    5.6 本章小结
6 TiO₂/HAG/SrFe₁₂O₁₉复合材料的制备及表征
    6.1 HAG/SrFe₁₂O₁₉纳米材料的制备
    6.2 TiO₂/HAG/SrFe₁₂O₁₉催化剂的制备
    6.3 TiO₂/HAG/SrFe₁₂O₁₉复合物的表征
        6.3.1 SEM 测试结果与分析
        6.3.2 TEM 测试结果与分析
        6.3.3 XRD 测试结果与分析
        6.3.4 UV-Vis DRS 测试结果与分析
    6.4 SrFe₁₂O₁₉/HAG/TiO₂光催化活性分析
    6.5 TiO₂/HAG/SrFe₁₂O₁₉复合材料的磁性能分析
    6.6 本章小结
7 结论
参考文献
攻读硕士期间发表的论文及所取得的研究成果
致谢



本文编号：4054108