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摘 要

二氧化钛是一种性能稳定、对环境无二次污染、对人体无害、成本低、反应条件简单的半导体光催化剂。近年来，由于各种优点二氧化钛光催化剂的研究越来越广泛。但是由于二氧化钛的宽带隙和较高的光生电子-空穴对复合率，其应用领域受到了限制，这仍然是需要解决的技术难题。而间苯二酚极易发生加氢、胺化、卤化、酰化、偶合、磺化和硝化等反应，在农业、染料、涂料、化工等领域有广泛应用，是废水中有机污染物的代表之一。

本文旨在探究乙醇改性后光催化剂纳米二氧化钛粉体催化降解间苯二酚的活性，并探究影响纳米二氧化钛光催化剂催化活性的不同因素。实验表明，在LED灯照射下，当照射反应体系达到80min、催化剂用量为50mg、催化剂改性温度为320⁰C时降解率达到8.07%，此时降解效果最好。

关键词：二氧化钛，光催化降解，间苯二酚，乙醇，改性

Ethanol-modified TiO₂ powders for visible-light catalytic degradation of resorcinol

Abstract

Titanium dioxide is a semiconductor photocatalyst with good stability, no secondary pollution to the environment, no harm to human body, low cost and simple reaction conditions. Because of various advantages, the research on titanium dioxide photocatalyst is more extensive in recent years. However, due to the wide band gap of titanium dioxide and the high recombination rate of photogenerated electron-hole pairs, its application field is limited, which is still a technical problem to be solved. However, resorcinol is prone to hydrogenation, halogenation, amination, acylation, coupling, nitration and sulfonation, which makes it widely used in agriculture, dyes, coatings, chemical industry and so on. it is one of the representatives of organic pollutants in wastewater.

The aim of this paper is to investigate the catalytic degradation of resorcinol by photocatalyst nano-titanium dioxide powder by alcohol modification. Different factors affecting the catalytic activity of nano-titanium dioxide photocatalyst were investigated. The experimental results show that the degradation rate reaches 8.07% using 50 mg alcohol modified photocatalyst treated at 320⁰C under the irradiation of TED lamp for 80 minutes and the degradation effect is the best at this time.

Key words:Titanium dioxide; photocatalytic degradation; resorcinol; alcohol; modification

目录

第一章综述 1

1.1 水污染及其现状 1

1.2 光催化原理 1

1.3纳米TiO₂的结构与应用 2

1.3.1 TiO₂的结构 3

1.3.2.TiO₂光催化机理 3

1.3.3 纳米TiO₂的应用 4

1.4 纳米TiO₂光催化剂的研究进展 4

1.4.1金属掺杂改性 4

1.4.2 非金属掺杂改性 5

1.4.3 共掺杂改性 5

1.4.4 贵金属负载 5

1.4.5染料敏化 5

1.4.6 不同光催化剂复合 5

1.4.7自掺杂方法 6

第二章实验部分 7

2.1 实验试剂以及仪器 7

2.2 实验步骤 7

2.2.1 实验溶液及改性二氧化钛的制备 7

2.2.2 最大吸收波长测定 8

2.2.3 间苯二酚工作曲线 8

2.2.4 二氧化钛表征 8

2.2.5 光催化步骤 8

2.2.6催化剂用量的影响 9

2.3 数据处理 9

2.4 结果表示 9

第三章 结果与讨论 10

3.1 间苯二酚溶液最大吸收波长 10

3.2标准工作曲线 11

3.3二氧化钛光催化剂的EPR研究 11

3.4光催化时间的影响 12

3.5改性温度的影响 14

3.6催化剂用量的影响 15

第四章 结论与展望 18

参考文献 19

致谢 21

第一章 综述

1.1 水污染及其现状

水体不仅包括水，还包括悬浮物、溶解物、沉积物和水生生物等，是一个完整的自然生态系统。地球的四分之三被水覆盖，水广泛分布于海洋、江河、地下、大气、冰川中。其中海水占97.3%。非海水占2.7%，但是现有水资源不足总水量的1%^[1]。

水质污染是由于人类将大量的工业废水、生活污水、农业回水以及其他废物未经过处理排入水体而造成的，排入水体的污染物含量超过环境承受限度，对水体造成损害，甚至恶化。打破水体大的物理、化学性质和生态群落平衡，破环水体功能，降低水体的使用价值和功能。水体污染物主要有以下几种：化学型污染，指排入水体中的无机物，如酸、碱、一般无机盐和有机物如碳水化合物、蛋白质、油脂、纤维素、氨基酸等造成的水质污染；物理性污染，指物理因素如色度和浊度物质污染、悬浮固体污染、热污染和放射性污染物等造成的水质污染；生物型污染，指生活污水、医院以及畜牧场、制革、肉类加工、餐饮业等排放的污水中常含有致病细菌、病毒、霉菌、寄生虫等造成的水质污染。

目前我国水质污染主要是由于随意排放生活垃圾、工业垃圾，这些垃圾在水中很难降解，当垃圾数量过多时，污染物浓度超过水体能承受的范围，水污染情况就会日益严峻。人们对于水污染处理的需求越来越迫切。物理吸附法、微生物治理法、化学分解法等传统的处理方法往往有着应用范围狭窄、二次污染、效率低和成本高等问题^[2]，使水污染问题没有得到很好地解决。因此探索更高效、应用更广泛的水处理技术和方法成为热点话题。

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