文档介绍：分类号: 学校单位代码:10446
硕士学位论文
论文题目:TiO2 电极对环境污染物的光电催化降解研究
研究生姓名: 张学迪
学科、专业: 化学、分析化学
研究方向:电化学
导师姓名、职称:孔德生教授
论文完成时间: 2012 年 4 月
曲阜师范大学研究生学位论文原创性说明
(根据学位论文类型相应地在“□”划“√”)
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的光电催化降解研究》,是本人在导师指导下,在曲阜师范大学攻读博士□/
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曲阜师范大学研究生学位论文使用授权书
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《TiO2 电极对环境污染物的光电催化降解研究》系本人在曲阜师范大学
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曲阜师范大学硕士学位论文
摘要
伴随着我国染料工业的进一步稳定发展,印染工业已慢慢成为工业废水的排放大户[1]。
印染废水一般具有以下特点:污染物浓度大,种类不一,含盐量高,含有害有毒成分及色
度高等,使其成为了工业废水治理的难点[]。茜素红 S 是蒽醌结构,也是难降解染料的典
型代表,因此本文以茜素红 S 作为模型污染物,进行光电催化降解印染废水的基础研究。
在染料废水的光电催化降解研究中,电极材料的选择与电极的制备方法是影响电极结构的
主要因素,亦影响着电极的光电催化性能和稳定性,因此电极材料的选择与制备就成为了
光电催化降解印染废水实验的首要问题。本文选择 Ti 作为基底,采用阳极氧化法制备 TiO2
纳米管,以茜素红 S 作为目标污染物,考察所制备电极的降解效果并优化其制备条件,并
改变目标污染物的电解液条件,以期提高有机污染物的降解效率,同时还对电极的制备方
法与电极结构,光电催化特性之间的关系及茜素红 S 的降解机理进行了探讨。
本论文首先采用恒电位阳极氧化法制备了 TiO2 纳米管电极,并优化了电极制备条件:
电解液的组成、阳极氧化时间及温度,然后以茜素红 S 为目标污染物,采用极化曲线法和
恒电位计时电流法等电化学测试方法分析比较了所制备电极的光电催化性能。极化曲线和
恒电位法测试结果表明:使用含有 M NH4F 和 M H3PO4 的水:乙二醇= 3:7 的电解
液,在常温 25 ℃下,恒电压 20 V 一步阳极氧化 1 h 制备电极,然后在马弗炉中高温处理,
以 5 ℃/min 的速率将温度从室温升高到 500 ℃,恒温 3 小时后,自然冷却至室温,即得到
晶型的排列整齐的 TiO2 纳米管电极。此条件下制备的电极稳定性好,与基底结合较好且均
匀致密,电极一般为深灰色或深灰中略带蓝色。
确定好电极制备条件后,用最优化的电极,以茜素红 S 为目标污染物,进行光电催化
降解,并通过循环伏安法、恒电位计时电流法和交流阻抗法优化降解条件:有机污染物的
初始浓度,电解质 Na2SO4 的浓度,光照时间、pH 值、外加电压及温度等。三种电化学测
试方法均表明:在 mM 茜素红 S + M Na2SO4 溶液中,自然 pH 值(约为 8)或弱碱
性溶液中,室温(约 30 ℃)或略高时,降解效率最高,在 V 下恒电位降解,1 h 后降解效
率骤升, h 后降解基本完全。最后使用最优化条件的电极和降解条件,以茜素红 S 为目
标污染物,采用恒电位计时电流法分别进行直接光解、电催化、光催化及光电催化降解,
比较降解效果,得出:光催化和电化学降解存在光电协同作用,光电催化降解效果最好。
关键词:TiO2 纳米管;阳极氧化;光电催化;降解;茜素红 S
I
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Abstract
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