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摘 要

近几十年来，随着工业和农业的迅速发展，所产生的的废水也日益增长。其中，2,4-二氯苯酚是废水中较难降解的部分，很多科研人员致力于其降解方法研究。目前光催化被认为是较好的降解方法，其中TiO₂凭借其学性质稳定性、地球丰富度、无毒性等特点，它在光催化应用方面无与伦比的优势得到了整个科学界的认可。然而由于禁带宽度较大，当前光催化主要在紫外光线下进行，但紫外光线只占了太阳光谱的5%，可见光部分没能很好的利用。针对这一问题，科学家们提出了通过掺杂的方法，使催化能在可见光下较好的进行。

本文旨在探究乙醇改性后的自掺杂纳米TiO₂在可见光下的催化效果，通过其对2,4-二氯苯酚的降解率来进行体现，并且找出最佳的煅烧改性温度、催化剂用量、可见光催化时间，使得催化效果达到最好。研究发现在乙醇改性后的纳米TiO₂在320℃煅烧、乙醇改性纳米TiO₂光催化剂的用量为50mg、在可见光催化至80分钟时，光催化100mg/L的2,4-二氯苯酚的降解效率最高，降解率就可达到7.8%。

关键词：2,4-二氯苯酚 自掺杂纳米TiO₂ 光催化

Study on Visible Photocatalytic Degradation of 2,4- Dichlorophenol by Ethanol Modified Nano-TiO₂

Abstract

In past 20-30 years , since the fast progress of industry and agriculture, the output of sewage augment gradually. According to research, one of the most hardest degradation of sewage is 2,4- dichlorophenol.Lots of researchers make effort to find degradation methods.At present, photocatalysis is considered to be a better degradation method, among which TiO₂ is recognized by the whole scientific community for its incomparable advantages in photocatalysis application due to its stability of chemical properties, abundance of the earth, non-toxicity, etc. However, due to the large forbidden band width, photocatalysis is currently mainly carried out under ultraviolet light, but ultraviolet light accounts for only 5% of the solar spectrum, and visible light cannot be well utilized. In order to solve this problem, scientists have proposed a doping method to make the catalysis work better under visible light.

This paper aims to explore the catalytic effect of self-doped nano-TiO₂ modified by ethanol under visible light, through its degradation rate of 2,4- dichlorophenol, and find out the best calcination modification temperature, catalyst dosage and visible light catalytic time, so as to achieve the best catalytic effect.The experimental results showed that when the ethanol modified nano-TiO₂ was roasted at 320℃ and the dosage of the ethanol modified nano-TiO₂ was fifty mg.Using the visible light to illuminate the TiO2 and 2,4- dichlorophenol in eighty min,the degradation efficiency can reach 7.8%.

Key words: 2,4- Dichlorophenol; Self-doped nano TiO₂; photocatalysis

目录

摘要 I

Abstract II

目录 III

第一章 文献综述 1

1.1 背景 1

1.2 光催化 1

1.2.1 光催化原理 1

1.2.2 光催化的发展 2

1.3 纳米TiO₂ 3

1.3.1 非金属掺杂TiO₂ 3

1.3.2 金属掺杂TiO₂ 3

1.4 纳米自掺杂TiO₂的制备方法 4

1.4.1 加氢法 5

1.4.2 水热法 5

1.4.3 乙醇改性TiO₂ 5

1.5 自掺杂纳米TiO₂的光催化应用 6

1.5.1 超级电容器 6

1.5.2 提高光催化剂活性 6

1.6 小结 6

第二章 实验部分 8

2.1 实验仪器 8

2.2 实验试剂 8

2.3 实验步骤 9

2.4 二氧化钛光催化剂的表征 11

2.5 计算公式 11

第三章 结果与讨论 12

3.1 2,4-二氯苯酚溶液的最大吸收波长 12

3.2 2,4-二氯苯酚溶液的标准工作曲线 13

3.3 二氧化钛光催化剂的EPR研究 13

3.4 探究不同温度下处理的改性二氧化钛的催化效率 14

3.5 探究催化剂用量的影响 14

3.6 探究光反应时间的影响 15

第四章 结论 17

参考文献 18

致谢 21

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