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摘要 工业废水的排放正威胁水环境的安全，利用光催化技术降解废水中的有机污染物成为光催化领域的重要研究内容之一。本文采用水热法，以硫酸钛和水合肼为原料制备出TiO2，再以硫脲和醋酸镉为原料,通过水热法在 TiO2表面沉积 CdS 颗粒来获得复合材料。XRD、SEM 和 DRS 的测试表明，所得材料为锐钛矿型 TiO2与751方相 CdS 复合而成，在可将光区域有较强的吸收值。考察了不同比例的复合材料在可将光照射下光催化罗丹明 B 溶液的降解情况，并通过自由基清除试验探究了复合材料的光催化机理。当 CdS 与 TiO2摩尔比为1:1时复合材料的光催化性能最好，照射 3h后罗丹明B溶液降解率能达到 92.1%。 41664
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毕业论文关键词 CdS TiO2 光催化 可见光响应 水热法
Title Synthesis and Properties of Visible-Light-Driven CdS/TiO2 Composite Photocatalist
Abstract Industrial wastewater emission is a huge threatening to the water safety. As an advanced oxidation technique, photocatalytic degradation of organic wastewater has attracted an intensive research in the field of photocatalysis. In this work, TiO2 was synthesized by a hydrothermal process with titanium sulfate and hydrazine hydrate as the reactants. CdS particles were prepared on the surface of TiO2 by a hydrothermal process. As obtained from the XRD, SEM and DRS results, the CdS/TiO2 composites consist of anatase TiO2 and hexagonal CdS. The visible-light-driven photocatalytic activities of the composites were evaluated by degrading Rhodamine B solution. The photocatalytic mechanism of composites was evaluated by the radical trapping experiment with different scavengers.The composite with the CdS/TiO2 molar ratio of 1:1 performed the best photocatalytic activitiy and the degradation efficiency is 92.1% within 3 h under visible light irradiation.
Keywords CdS, TiO2, visible-light photocatalyst, hydrothermal method
目次
1绪论1
1.1纳米材料简介1
1.2水污染治理方法1
1.3光催化氧化技术2
1.4TiO2简介2
1.5CdS简介3
1.6CdS/TiO2复合材料制备的研究进展3
1.7水热法4
1.8选题意义及实验研究内容4
2CdS/TiO2复合催化剂的制备与表征6
2.1实验试剂与仪器6
2.2样品制备7
2.2样品表征8
2.3结果与讨论8
2.4小结11
3CdS/TiO2复合催化剂的光催化性能12
3.1实验试剂与仪器12
3.2光催化降解反应13
3.3结果与讨论14
3.4小结16
结论17
致谢18
参考文献19
1 绪论 随着社会的不断发展，环境污染的问题越来越严重，而其中水污染的危害已经影响到了人类生活的各个方面。在所有污染物中，有机染料的污染是水污染的重要来源。由于染料废水难以通过生物进行降解，因此处理含有有机染料的废水一直是污水处理中的难点之一。在降解有机废水当中的有机污染物时，光催化技术展现出了非常明显的优势，它能够氧化废水当中存在的有机污染物，使其转化成没有污染的无机物，因此具有良好的应用前景。
1.1 纳米材料简介 纳米材料是指三文空间的范围里至少有一文是处于 1-100 nm 范围之内的，或者其结构单元尺寸处于 1-100 nm 范围之内的材料。 根据纳米材料的化学组成，可以将纳米材料分为纳米有机材料、纳米陶瓷材料、半导体纳米材料和金属纳米材料等。 纳米材料有很多种制备方法，主要可分成物理方法和化学方法这两种。物理方法主要有：真空冷凝法、冷冻干燥法、物理粉碎法、机械球磨法及喷雾法等。化学方法主要有：原位生成法、水热合成法、化学沉淀法、溶胶-凝胶法以及气相沉积法等。 人们已经了解并认识到了纳米材料所具有的各种优异的性能以及其潜在的应用价值，并将其广泛应用在了许多领域如：机械制造工业、飞机和汽车、航空航天、电子和通讯、化学能源和材料、医疗以及环境保护工程等。 纳米材料在光催化领域的方面具有突出的应用。纳米催化剂能够十分有效地提高化学反应的速率、控制化学反应的时间。大多数的传统的催化剂不仅催化效率很低，而且在生产的过程中会造成大量原料的浪费，很难能够提高经济效益，同时还会造成环境的污染[1]。纳米材料由于其具有很多的活性中心，因此能够有效地提升化学反应的效率。使用纳米材料做催化剂甚至可以使过去认为不能够进行的反应发生[2]。在各种催化剂中，半导体光催化剂具有较多的应用，能够十分有效地降解废水当中的有机污染物。