納米二氧化鈦-粉煤灰微珠復合材料的制備及其光催化性能研究.pdf

1、粉煤灰是燃煤火力發(fā)電廠和企業(yè)各種大型鍋爐大量產生的外排固體廢物之一，它的露天堆積占用大量土地資源并且造成了嚴重環(huán)境污染。在粉煤灰的形成過程中，由于表面張力作用，粉煤灰顆粒大部分為空心微珠，粉煤灰微珠（FACs）中空，且粒徑較大，珠壁是多孔結構，使得其很容易在溶液中被分散，并且價廉易得，因此可以作為理想載體。
　　TiO2是一種n型半導體光催化材料，它的化學性質穩(wěn)定、難溶、無毒、成本低、有很強的氧化性和還原性，被廣泛運用于光催化法處

2、理有機或無機廢水。目前TiO2在光催化過程中主要存在兩個問題：一是光催化和量子效率低，二是因較小粉末粒徑導致的難以分離回收。因此，需對TiO2進行改性和負載，提高其光催化性能和回收利用率。
　　本文采用粉煤灰負載TiO2制備TiO2/FACs，利用N元素摻雜改性TiO2制備 N-TiO2/FACs，并且采用原位水解法將 g-C3N4與其復合制備g-C3N4/N-TiO2/FACs光催化復合材料。研究復合材料在可見光下降解甲基橙的能

3、力。
　　本論文主要包括以下三個方面：
　?。?）采用溶膠-凝膠法制備TiO2/FACs光催化復合材料。研究FACs的活化方法、包覆FACs表面的表面活性劑種類和用量以及TiO2與FACs配比對材料光催化性能的影響。研究發(fā)現：使用NaOH溶液活化粉煤灰具有最大比表面積（87.19 m2/g）；TiO2與FACs的質量比為1:1.5，表面活性劑SDBS量20％時催化劑TiO2/FACs-1.5具有最大降解率，在可見光照射180

4、 min時降解率達到52%。
　?。?）采用溶膠-凝膠法、均勻沉淀法、原位水解法、水熱法和超聲水解法5種不同的方法制備N-TiO2/FACs復合光催化材料，探索制備方法對其結構特性和光催化性能的影響，并對N-TiO2/FACs的循環(huán)再利用進行考察。研究發(fā)現：采用原位水解法N-TiO2粒徑最小且均勻的負載在FACs表面；N-TiO2與FACs之間以物理吸附結合為主；N-TiO2/FACs-i復合光催化材料具有最大比表面積和最小的禁帶

5、寬度（2.44 eV）；其催化效果最佳，可見光照射180 min時降解率達61%，屬于一級反應動力學模型。同時循環(huán)實驗表明催化劑具有較強的穩(wěn)定性，循環(huán)利用6次降解率基本保持不變。
　　（3）采用原位水解法制備g-C3N4/N-TiO2/FACs（CTF）光催化復合材料，利用正交實驗研究煅燒溫度、煅燒時間以及g-C3N4與N-TiO2配比對催化劑光催化性能的影響，并對最佳條件下的催化劑進行表征和實驗。研究發(fā)現：催化劑1:1-CTF-