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第1篇 活性炭与光催化3

第1章 活性炭3

1.1活性炭的概述3

1.1.1活性炭的历史3

1.1.2活性炭的种类4

1.1.3活性炭的孔径结构7

1.1.4活性炭的化学结构9

1.1.5活性炭的吸附性能11

1.2活性炭的应用14

1.2.1概述14

1.2.2活性炭吸附装置15

1.2.3活性炭在气相中的应用17

1.2.4活性炭在液相中的应用21

1.2.5活性炭与催化24

参考文献26

第2章 TiO2光催化原理与催化剂改性28

2.1 TiO2光催化反应原理28

2.1.1光催化反应基本原理28

2.1.2光催化反应步骤30

2.1.3氧在光催化氧化反应中的作用30

2.2光催化反应类型31

2.2.1光催化反应实验31

2.2.2光催化与光化学和热催化反应的关系33

2.3 TiO2光催化活性34

2.3.1热力学因素34

2.3.2动力学因素38

2.3.3热处理对纳米TiO2光催化活性影响机理42

2.4 TiO2光催化技术存在问题46

2.5 TiO2光催化剂改性48

2.5.1贵金属沉积48

2.5.2复合半导体49

2.5.3离子掺杂51

2.5.4光敏化56

2.5.5表面还原处理56

2.5.6表面鳌合及衍生作用57

2.5.7超强酸化57

2.6光催化与其他技术耦合59

2.6.1微波场助光催化60

2.6.2热催化与光催化的耦合62

2.7 TiO2光催化剂失活与再生63

2.7.1 TiO2气固多相光催化反应的催化剂失活63

2.7.2 TiO2液固多相光催化反应的催化剂失活66

2.7.3研究光催化剂失活的常用方法69

2.7.4解决催化剂失活问题的途径70

2.8光催化研究的新动向73

2.8.1新结构光催化剂73

2.8.2复合光催化剂73

2.8.3负载助催化剂和添加剂74

2.8.4 CdS75

参考文献75

第2篇 活性炭-TiO2复合材料在液相中的应用83

第3章 活性炭TiO2协同作用机制83

3.1 TiO2光催化活性的提高83

3.1.1高浓度的有机环境83

3.1.2界面效应84

3.1.3催化剂表面pH的改变85

3.1.4中间产物分布的改变85

3.1.5晶相、粒径诱导效应86

3.1.6表面化学作用88

3.1.7抑制失活因素89

3.2活性炭吸附性能的增强91

参考文献91

第4章 活性炭负载光催化剂TiO2/xAC的溶胶-凝胶法合成及表征94

4.1实验部分94

4.1.1催化剂制备94

4.1.2催化剂的表征95

4.1.3催化剂活性测试95

4.1.4催化剂使用寿命测试95

4.2结果与讨论96

4.2.1 XRD及比表面积分析96

4.2.2 SEM及EDAX分析98

4.2.3光谱分析100

4.2.4光催化活性101

4.3结论103

参考文献103

第5章 TiO2/xAC复合催化剂的酸催化水解合成及表征106

5.1实验部分106

5.1.1 TiO2/xAC光催化剂的制备106

5.1.2测试与分析方法106

5.2结果与讨论107

5.2.1对照实验107

5.2.2 TiO2/xAC光催化活性107

5.2.3 pH对TiO2/5AC光催化剂活性影响109

5.2.4 TiO2/xAC光催化剂的DRS分析110

5.2.5 TiO2/xAC光催化剂的XRD分析110

5.2.6 TiO2/xAC光催化剂的FTIR分析111

5.2.7 TiO2/xAC光催化剂的SEM分析112

5.2.8 TiO2与AC复合提高光催化活性的机理113

5.3结论114

参考文献114

第6章 活性炭修饰对TiO2形态结构及光催化活性的影响116

6.1实验部分116

6.1.1催化剂制备116

6.1.2催化剂活性测试116

6.1.3催化剂表征117

6.2结果和讨论117

6.2.1光催化剂活性117

6.2.2活性炭修饰对TiO2晶相结构的影响118

6.2.3活性炭修饰对TiO2粒径的影响119

6.2.4活性炭修饰对TiO2光谱特征的影响119

6.2.5活性炭修饰对TiO2表面结构的影响120

6.2.6活性炭修饰对TiO2形貌的影响121

参考文献121

第7章 活性炭孔结构对TiO2/AC复合光催化剂光催化活性的影响123

7.1实验部分123

7.1.1原料活性炭123

7.1.2 TiO2/AC光催化剂的制备124

7.1.3吸附性能与催化活性测试124

7.1.4活性炭和TiO2/AC光催化剂表征124

7.2结果与讨论125

7.2.1 TiO2/AC的光催化活性125

7.2.2 TiO2/AC的吸附性能126

7.2.3活性炭的孔径结构127

7.2.4 XRD测试128

7.2.5 SEM分析129

7.3结论131

参考文献131

第8章 活性炭负载N掺杂宽光域响应TiO2-xNy/AC光催化剂的制备及性能研究133

8.1实验部分133

8.1.1光催化剂制备133

8.1.2光催化剂活性测试134

8.1.3光催化剂表征134

8.2结果与讨论134

8.2.1光催化剂物相结构134

8.2.2光催化剂晶型结构及比表面积135

8.2.3光催化剂光谱特征137

8.2.4光催化剂表面特征137

8.2.5光催化剂形貌特征138

8.2.6光催化剂活性139

8.3结论141

参考文献141

第9章 N掺杂TiO2/AC复合催化剂对CEH漂白废水的太阳光催化降解144

9.1实验部分144

9.1.1 TON/AC光催化剂的制备144

9.1.2光催化剂表征145

9.1.3太阳光降解145

9.2结果与讨论145

9.2.1 TON/AC光催化剂结构145

9.2.2 TON/AC对CEH漂白废水的降解147

9.3结论149

参考文献149

第10章 可见光响应杀菌功能活性炭的制备及表征151

10.1实验部分152

10.1.1 TiN/GAC的制备152

10.1.2样品表征152

10.1.3细菌培养152

10.1.4细菌灭活实验153

10.1.5空白实验153

10.2结果与讨论153

10.2.1杀菌活性及抗流失性能测试153

10.2.2晶型结构分析154

10.2.3表面形貌分析154

10.2.4 FTIR分析155

10.2.5样品孔结构特征及吸附性能155

10.3结论157

参考文献157

第11章 吸附-光催化双功能炭吸附材料的合成与表征159

11.1实验部分159

11.1.1材料的制备159

11.1.2材料表征160

11.1.3避光条件下对苯酚的去除性能测试160

11.1.4光照条件下对苯酚的去除性能测试160

11.2结果与讨论160

11.2.1 SEM测试结果160

11.2.2孔径结构161

11.2.3避光条件下对苯酚的暗吸附162

11.2.4光照条件下对苯酚的去除性能163

11.2.5 50TiO2/AC的重复使用性能164

11.3结论165

参考文献165

第3篇 活性炭-TiO2复合材料在气相中的应用169

第12章 吸附-光催化联用去除室内VOCs169

12.1吸附-光催化联用的吸附剂类型169

12.1.1沸石分子筛169

12.1.2活性炭170

12.1.3硅胶172

12.1.4活性炭纤维173

12.1.5碳纳米管174

12.2吸附-光催化联用对光催化剂结构和性能的影响176

12.2.1联用对催化剂比表面积及其界面效应的影响176

12.2.2联用对传质过程的影响177

12.2.3联用对催化剂表面酸碱性的影响178

12.2.4联用对催化剂失活的影响178

12.2.5联用对水蒸气副作用的影响179

12.3吸附-光催化复合材料的制备180

12.3.1物理法180

12.3.2化学法180

12.4吸附-光催化联用反应器182

12.5结论184

参考文献184

第13章 TiO2/ACF复合材料的溶胶-凝胶法制备及其对苯的去除189

13.1实验部分190

13.1.1 TiO2/ACF的合成190

13.1.2材料表征190

13.1.3苯的去除性能测试190

13.1.4中间产物分析191

13.2结果与讨论191

13.2.1苯的去除性能测试结果191

13.2.2 SEM及比表面积测试结果192

13.2.3 XRD测试结果193

13.2.4中间产物分析194

13.3结论197

参考文献197

第14章 Gd掺杂TiO2/ACF复合材料的制备及表征199

14.1实验部分199

14.1.1复合材料的制备199

14.1.2光催化活性测试200

14.1.3光催化剂的表征201

14.1.4中间产物分析201

14.2结果与讨论201

14.2.1光催化活性201

14.2.2 XRD测试结果202

14.2.3 FTIR测试结果203

14.2.4比表面积测试结果204

14.2.5 GC-MS测试结果205

14.3结论207

参考文献208

第15章 丝网印刷制备TiO2/ACF复合光催化材料209

15.1实验部分209

15.1.1实验原理209

15.1.2实验的主要原料210

15.1.3 TiO2前驱体的制备210

15.1.4 TiO2/ACF复合光催化剂的制备210

15.1.5材料表征211

15.2结果与讨论211

15.2.1催化结果分析211

15.2.2 XRD结果分析212

15.2.3 SEM结果分析212

15.3结论213

参考文献214

第16章 可见光响应La掺杂TiO2膜的制备及其对甲苯的去除性能215

16.1实验部分215

16.1.1光催化剂的制备215

16.1.2催化剂表征216

16.1.3甲苯去除性能测试216

16.2结果和讨论216

16.2.1甲苯的去除性能测试结果216

16.2.2 XPS分析217

16.2.3 FTIR分析218

16.2.4 XRD及BET分析219

16.2.5 SEM和EDS分析220

16.2.6 DRS分析221

16.3结论222

参考文献223

第17章 可见光响应Pt沉积La2O3/TiO2制备及其对甲苯的光热催化去除226

17.1实验部分226

17.1.1催化剂的制备226

17.1.2催化剂表征227

17.1.3甲苯去除性能测试227

17.2结果和讨论227

17.2.1 XPS分析227

17.2.2 FTIR分析229

17.2.3 XRD及BET分析230

17.2.4 TEM分析231

17.2.5 DRS分析231

17.2.6温度对于催化剂降解甲苯的影响231

17.3结论233

参考文献233

第18章 光/热催化功能炭吸附材料的制备及其对VOCs去除性能研究235

18.1实验部分235

18.1.1光/热催化功能炭吸附材料的制备235

18.1.2中间产物分析236

18.2结果与分析236

18.2.1吸附平衡时间的确定236

18.2.2吸附、光催化、热催化的协同作用237

18.2.3中间产物及甲苯降解历程分析238

18.2.4色谱-质谱联用分析238

18.2.5中间产物分析239

18.3结论240

参考文献241

第19章 活性炭负载纳米TiO2中空微球的制备243

19.1实验部分243

19.1.1粒径可控纳米TiO2中空微球的制备243

19.1.2活性炭负载中空纳米TiO2243

19.1.3催化剂活性测试243

19.1.4材料表征244

19.1.5吸附性能测试244

19.2结果和讨论244

19.2.1 SEM分析244

19.2.2 TEM分析245

19.2.3 XPS分析246

19.2.4 XRD分析246

19.2.5比表面积及孔结构分析248

19.2.6 TiO2中空微球形成机理249

19.2.7光催化活性评价249

19.2.8活性炭负载中空TiO2复合材料比表面积及孔结构分析251

19.2.9活性炭负载中空TiO2复合材料SEM分析251

19.2.10活性炭负载中空TiO2复合材料对苯和甲苯的去除252

19.3结论252

参考文献253

第4篇 活性炭的光再生257

第20章 活性炭光再生技术研究进展257

20.1活性炭的再生及再生方法257

20.1.1活性炭再生257

20.1.2活性炭再生方法258

20.2活性炭的光再生理论及研究现状260

20.2.1光再生的理论基础及有机物光催化降解机理260

20.2.2国内外活性炭光再生研究现状262

参考文献263

第21章 活性炭的光催化再生机理265

21.1实验部分265

21.1.1实验材料265

21.1.2活性炭的光催化再生实验265

21.1.3分析方法265

21.2结果与讨论266

21.2.1活性炭光催化再生反应步骤266

21.2.2光催化剂改性对再生反应速率的影响266

21.2.3再生温度对再生反应速率的影响267

21.2.4外加氧化剂对再生反应速率的影响268

21.2.5活性炭的光催化再生机理269

参考文献270

第22章 光催化再生型活性炭的研制271

22.1实验部分271

22.1.1实验材料271

22.1.2光催化再生性活性炭的合成271

22.1.3吸附和再生性能评价272

22.1.4分析和表征方法272

22.2结果与讨论272

22.2.1吸附及光催化再生性能272

22.2.2光催化剂TiO2的分布274

22.2.3活性炭的孔结构274

22.3结论276

参考文献276

第23章 煤质活性炭光催化再生研究278

23.1实验部分278

23.1.1实验试剂278

23.1.2活性炭的再生实验278

23.1.3再生炭孔结构特征分析279

23.1.4光催化再生装置279

23.1.5实验仪器279

23.2结果与讨论279

23.2.1悬浆体系活性炭的光再生279

23.2.2光催化剂改性对再生率的影响280

23.2.3再生温度对再生率的影响281

23.2.4再生次数对再生率的影响281

23.2.5 pH对再生率的影响282

23.2.6外加氧化剂对再生率的影响282

23.2.7无机阴离子对再生率的影响283

23.2.8再生活性炭的微孔结构特征284

23.3结论284

参考文献285

第24章 木质活性炭的光催化再生286

24.1实验部分286

24.1.1实验试剂286

24.1.2模型化合物的选择286

24.1.3活性炭的再生实验287

24.1.4光催化再生装置287

24.1.5实验仪器287

24.2结果与讨论287

24.2.1再生温度对光再生效果的影响287

24.2.2再生时间对再生效果的影响288

24.2.3活性炭粒度对再生效果的影响289

24.2.4再生次数对再生效果的影响289

24.2.5 pH对再生效果的影响290

24.2.6光催化剂在活性炭表面的分布291

24.3结论291

参考文献291