基于微反应器光催化评价方法的研究

发布时间：2017-10-02 06:43

  本文关键词：基于微反应器光催化评价方法的研究

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【摘要】：光催化技术处理污水具有高效、环保、节能的特点,显示出较好的应用前景。传统的光催化研究方法存在着不够精细化的缺点。随着对精细化和微量化的要求越来越高,基于流动型微反应器的光催化技术越来越受到重视。本文在传统光催化评价方法的基础上,结合毛细管微反应器对多种催化剂的催化性能进行了评价和研究；结合偏压实验与自由基活性评价实验,研究了其光催化作用机理,并对可能影响微反应器性能的因素进行了探讨。具体研究如下：(1)通过传统方法和微反应器对不同尺寸ZnO及ZnO/Zn2SnO4的催化性能进行了评价。研究表明,小尺寸ZnO的光催化活性高于大尺寸的ZnO,而光稳定性却不如后者。被适量Zn2Sn04修饰后的ZnO/Zn2SnO4混合物在催化活性和光稳定性方面均有所提高。(2)通过在传统方法下的偏压实验和微反应器下的自由基验证实验表明,在本文实验条件下,使催化剂表现出催化活性的活性物种为空穴和超氧自由基,羟基自由基并未参与其中。(3)对微反应器内染料溶液的流速、催化剂沉积量以及染料溶液的浓度进行调控。研究表明,流速与微反应器长度的综合因子与降解速率之间的关系符合指数方程；催化剂沉积次数为两次时表现出最佳的效果,进一步增大催化剂的沉积量将会减弱微反应器的催化性能；染料溶液浓度越高,降解效率越低,与传统方式下的结果一致。(4)对比传统催化方式和微反应器下的催化降解,发现微反应器的催化效率要高于传统方式下的。通过对微反应器的利用,实现了在光催化领域中精细化和微量化研究的要求。
【关键词】：ZnO 光催化 自由基 微反应器
【学位授予单位】：西南石油大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TQ032.4
【目录】：

• 摘要3-4
• Abstract4-7
• 第1章 绪论7-19
• 1.1 课题研究背景7-8
• 1.2 水污染的常规处理方法8-10
• 1.2.1 电化学处理法8-9
• 1.2.2 吸附处理法9
• 1.2.3 生物处理法9
• 1.2.4 膜分离技术9-10
• 1.2.5 光催化氧化法10
• 1.3 半导体光催化剂简介10-11
• 1.3.1 ZnO的结构和与应用10-11
• 1.3.3 ZTO的结构与应用11
• 1.4 半导体光催化剂的改性11-14
• 1.4.1 形貌控制11-12
• 1.4.2 贵金属负载12-13
• 1.4.3 离子参杂13-14
• 1.4.4 半导体复合14
• 1.5 一般光催化剂的合成方法14-15
• 1.5.1 固相合成法14-15
• 1.5.2 液相合成法15
• 1.5.3 气相合成法15
• 1.6 光催化反应的一般机理15-16
• 1.7 微反应器在光催化中的应用16-17
• 1.8 半导体光催化剂的发展趋势17
• 1.9 本论文的研究意义与研究内容17-19
• 第2章 实验部分19-24
• 2.1 实验药品19
• 2.2 实验仪器19
• 2.3 测试与表征19-21
• 2.4 实验方法21-24
• 第3章. 传统方式下光催化剂性能评价24-33
• 3.1 本章引言24
• 3.2 光催化剂的制备24-25
• 3.2.1 两步法制备ZnO24-25
• 3.2.2 水热法制备ZnO25
• 3.2.3 水热法制备ZnO/ZTO混合物25
• 3.3 光催化剂粉体的X射线衍射(XRD)分析25-26
• 3.4 光催化剂粉体的SEM分析26-27
• 3.5 两种ZnO样品的紫外—可见吸收光谱分析27-28
• 3.6 光催化剂的催化活性评价28-32
• 3.6.1 ZnO尺寸与催化活性的关系评价28-29
• 3.6.2 ZnO与ZnO/ZTO混合材料的催化性能评价29-31
• 3.6.3 定向移动光生电子对催化性能影响分析31-32
• 3.7 本章小结32-33
• 第4章 微反应器下连续流动型催化评价33-47
• 4.1 本章引言33
• 4.2 不同催化剂材料的性能分析33-35
• 4.3 自由基在催化过程中的活性评价35-38
• 4.4 影响微反应器催化性能因素分析及对比传统催化效率38-46
• 4.4.1 注射速率与反应速率关系研究38-42
• 4.4.2 ZnO沉积量对催化性能评价42-44
• 4.4.3 对比传统光催化44-46
• 4.5 本章小结46-47
• 第5章 结论47-48
• 5.1 结论47-48
• 致谢48-49
• 参考文献49-55
• 攻读硕士学位论文期间发表的论文及科研成果55

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