【摘 要】
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近年来,快速发展起来的半导体光电催化技术是处理废水中有机污染物的理想途径之一。在众多半导体光催化剂中,Ti O2纳米材料因具有化学稳定性高、光催化活性好、无毒和成本低等优点备受青睐,但Ti O2较大的禁带宽度和较高电子空穴复合率限制其光催化效率。本论文基于贵金属沉积和半导体复合两种方法对Ti O2纳米管进行改性,制备具有良好载流子分离效果的Ti O2纳米复合材料,再通过Ti O2纳米复合材料电极光
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近年来,快速发展起来的半导体光电催化技术是处理废水中有机污染物的理想途径之一。在众多半导体光催化剂中,Ti O2纳米材料因具有化学稳定性高、光催化活性好、无毒和成本低等优点备受青睐,但Ti O2较大的禁带宽度和较高电子空穴复合率限制其光催化效率。本论文基于贵金属沉积和半导体复合两种方法对Ti O2纳米管进行改性,制备具有良好载流子分离效果的Ti O2纳米复合材料,再通过Ti O2纳米复合材料电极光电催化法降解染料废水和测定水体中的化学需氧量来评价其光电催化性能。主要研究成果如下:（1）通过对Ti O2纳米管的制备方法（阳极氧化法）进行改良:在混合酸液（氢氟酸:硝酸:水=1:4:5）中将钛片表面腐蚀时间为30 s后洗涤并干燥,再由氟化铵（质量分数为0.3%）、乙二醇（体积分数为98%）和水（体积分数为2%）组成的电解液,在阳极氧化电压为50 V,采用超声辅助两步阳极氧化法,第一次反应时间为4 h,第二次反应时间为5 h之后,经煅烧温度为350℃煅烧2 h,制备得到Ti O2纳米管结构呈纳米网状结构,晶体为锐钛矿型,管径约为100 nm。在光电催化法下,Ti O2纳米管在120 min降解模拟染料废水亚甲基蓝溶液的色度去除率为83.31%,循环使用10次以上其稳定性和重复性较好。同时Ti O2纳米管适合测定化学需氧量的浓度范围为10-100 mg/L实际水样,且在该浓度范围内与国家标准方法相比相对误差为5.87%。（2）通过采用循环超声法,在循环次数为3次,硝酸银浓度为0.1 mol/L的条件下制备出Ag/Ti O2纳米复合材料,通过表征得出掺杂成功且Ti O2纳米网状结构没有被破坏。在光电催化法下,该复合材料在45 min降解模拟染料废水亚甲基蓝溶液的色度去除率为100%,优于Ti O2纳米管的光电催化性能。同时采用该复合材料作为电极适合化学需氧量测定的浓度范围为2-100 mg/L实际水样,且在该浓度范围内与国家标准方法相比相对误差为4.00%。（3）通过采用电化学沉积法,在沉积电压为-0.4 V,沉积时间为600 s,3 mol/L乳酸和0.5 mol/L硫酸铜混合溶液,p H为10的条件下制备Cu2O/Ti O2纳米复合材料,通过表征得出掺杂成功且Ti O2纳米网状结构没有被破坏。在光电催化法下,该复合材料在120min降解模拟染料废水亚甲基蓝溶液的色度去除率为91.55%。同时采用该复合材料作为电极适合化学需氧量测定的浓度范围为2-100 mg/L实际水样,且在该浓度范围内与国家标准方法相比相对误差为3.00%。
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