研究贝壳贝壳基纳米Fe~(3+)-TiO_2制备及其光降解海面油污题目

论文导读：污染已成为社会各界关注和迫切解决的不足之一。本论文选用海洋废弃物贝壳作为主要原料，用复合粘结剂石膏和水泥等作为粘结剂，采取加压成型和室温保湿自然养护，成功制备出具有一定抗折强度的贝壳基载体。以钛酸四丁酯为钛源，采取溶胶-凝胶法制备了负载型贝壳基纳米Fe~(3+)-TiO_2光催化剂。以海水中的石油为目标降解物，探讨了贝
摘要：随着海洋资源的不断开发和利用，海洋水体油污污染日益严重。据报道，全世界每年因河流和海上事故进入河流和海洋的石油污染物总量在1000万吨以上，对水体及海洋环境造成了严重的污染。由此，治理和防止海面石油污染已成为社会各界关注和迫切解决的不足之一。本论文选用海洋废弃物贝壳作为主要原料，用复合粘结剂石膏和水泥等作为粘结剂，采取加压成型和室温保湿自然养护，成功制备出具有一定抗折强度的贝壳基载体。以钛酸四丁酯为钛源，采取溶胶-凝胶法制备了负载型贝壳基纳米Fe~(3+)-TiO_2光催化剂。以海水中的石油为目标降解物，探讨了贝壳基纳米Fe~(3+)-TiO_2的光催化活性。通过XRD、SEM-EDS、UV-Vis和XPS等测试手段对其进行了表征，最终得以下结论：（1）XRD浅析表明，贝壳基载体450℃煅烧前后贝壳中的主要成分CaCO_3晶型没有发生变化；不同的贝壳粉含量、粒径及养护时间对贝壳基载体的抗折强度有一定的影响，含量越高、粒径越大和养护时间越短，抗折强度越低，为了满足实验的要求确定贝壳粉质量百分含量为60%、粒径为100-200目（150-75μm）和贝壳基载体养护时间大于28d。（2）通过实验讨论了催化剂的煅烧温度、Fe~(3+)掺杂量和负载次数对海水中石油去除率的影响。结果表明：在可见光照射下，煅烧温度为450℃、Fe~(3+)掺杂量为0.7%和负载次数为四次时具有最高的光催化活性。探讨了不同的水质、石油污染物的初始浓度和光照时间对光催化反应活性的影响。结果表明：催化剂的活性在蒸馏水中的要比在海水中反应的活性高；石油的初始浓度越高相同的反应时间内，其光降解率越低；随着光催化反应时间的延长，石油的降解率逐渐升高，对浓度为50mg/L的石油，反应温度为20℃，光照16h时降解率可达76%。（3）贝壳基纳米Fe~(3+)-TiO_2中TiO_2的粒径随着煅烧温度的升高而增大，且550℃煅烧是出现了金红石矿晶型，而且比相同煅烧温度下纯TiO_2粉末的粒径大；掺Fe~(3+)的催化剂比不掺杂的相比对光的吸收出现了显著的红移；TiO_2在贝壳基载体的表面形成了一层粒径约25nm左右的TiO_2膜，部分在TiO_2膜的表面出现了富集；XPS浅析表明铁和钛分别以Fe~(3+)和Ti~(4+)的价态有着。（4）石油的光催化反应分为两个阶段，前4h石油的降解表观速率比较快；第二阶段论文导读：1.5.2论文的主要探讨内容24-26第2章实验部分26-332.1实验药品试剂及仪器26-282.1.1实验药品试剂26-272.1.2实验仪器27-282.1.3光催化反应装置282.2试验策略28-292.2.1Fe~(3+)-TiO_2溶胶-凝胶溶液的制备28-292.2.2贝壳基载体的预处理292.2.3贝壳基纳米Fe~(3+)-TiO_2光催化剂的制备292.3测试浅析策略29-332.3.1贝
石油的光降解催化反应为一级反应，其反应速率常数k为3.52mg/(L·h)，吸附平衡常数K为0.0239mg/L，反应活化能为Ea为23.551kJ/mol。关键词：贝壳基载体论文贝壳基纳米Fe~(3+)-TiO_2论文光催化氧化论文石油类油污论文自然光论文
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Abstract7-12
第1章 绪论12-26

1.1 探讨背景12-15

1.1 国内外海洋石油污染的近况12-13

1.2 海洋石油污染的处理策略13-14

1.3 光催化在海洋石油污染方面的探讨近况14-15

1.2 TiO_2的光催化氧化原理15-17

1.3 TiO_2薄膜的负载17-22

1.3.1 纳米 TiO_2薄膜的负载策略17-19

1.3.2 纳米 TiO_2负载所用载体19-22

1.4 提升 TiO_2光催化性能的主要途径22-24

1.4.1 过渡金属离子掺杂22

1.4.2 非金属离子的掺杂22-23

1.4.3 TiO_2表面贵金属沉积23

1.4.4 TiO_2光敏化23

1.4.5 半导体复合23-24

1.4.6 表面螯合及衍生作用24

1.5 论文的探讨目的及主要探讨内容24-26

1.5.1 探讨目的24

1.5.2 论文的主要探讨内容24-26

第2章 实验部分26-33

2.1 实验药品试剂及仪器26-28

2.

1.1 实验药品试剂26-27

2.

1.2 实验仪器27-28

2.

1.3 光催化反应装置28

2.2 试验策略28-29

2.1 Fe~(3+)-TiO_2溶胶-凝胶溶液的制备28-29

2.2 贝壳基载体的预处理29

2.3 贝壳基纳米 Fe~(3+)-TiO_2光催化剂的制备29

2.3 测试浅析策略29-33

2.3.1 贝壳基载体强度测试策略29

2.3.2 光催化剂的表征策略29-31

2.3.3 海水中石油污染物的测试浅析策略31-33

第3章 贝壳基载体的制备与表征33-41

3.1 引言33

3.2 制备策略33-35

3.

2.1 模具的尺寸设计33-34

3.

2.2 贝壳的预处理34

3.

2.3 成型与养护34-35

3.3 贝壳基载体的表征35-36

3.1 贝壳论文导读：

的 TG-DTA 浅析35

3.2 贝壳、贝壳基载体及煅烧后贝壳基载体的 XRD 浅析35-36

3.4 结果与讨论36-40

3.4.1 粘结剂的选择36-37

3.4.2 石膏与水泥质量比对抗折强度的影响37-38

3.4.3 不同贝壳粉含量对抗折强度的影响38

3.4.4 养护时间对抗折强度的影响38-39

3.4.5 粒径对抗折强度的影响39-40

3.5 小结40-41

第4章 贝壳基纳米 Fe~(3+)-TiO_2的表征及对海水石油的降解41-57

4.1 引言41

4.2 海水石油光催化降解探讨结果与讨论41-47

4.

2.1 Fe~(3+)掺杂量对石油降解率的影响41-43

4.

2.2 煅烧温度对石油降解率的影响43

4.

2.3 负载次数对石油降解率的影响43-44

4.

2.4 不同水质对石油降解率的影响44-45

4.

2.5 催化剂的利用寿命45-46

4.

2.6 反应物初始浓度对石油降解率的影响46

4.

2.7 反应光照时间对石油降解率的影响46-47

4.3 光催化剂的表征47-55
4.

3.1 TiO_2溶胶-凝胶的 TG-DSC 浅析47-48

4.

3.2 样品的 XRD 表征及浅析48-50

4.

3.3 样品的 SEM-EDS 表征及浅析50-52

4.

3.4 样品的 UV-Vis 表征及浅析52-53

4.

3.5 样品的 FT-IR 表征及浅析53-54

4.

3.6 样品的 BET 表征及浅析54

4.

3.7 样品的 XPS 表征及浅析54-55

4.4 小结55-57
第5章 海水油污光催化降解动力学浅析57-63

5.1 引言57

5.2 温度对石油光催化降解的影响57-58

5.3 石油降解表观一级反应速率 K_1的确定58-59

5.4 表观一级反应速率常数 K_1和石油初始浓度 c_0的联系59-60

5.5 石油光催化降解的动力学规律60-62

5.6 小结62-63

第6章 结论与倡议63-65

6.1 结论63-64

6.2 倡议64-65

参考文献65-72
致谢72-73
个人简历73
发表学术论文和专利情况73