1、HEB 大学毕业设计（论文）掺铁二氧化钛的制备及其对罗丹明 B 的降解学 生 姓 名 pp 指 导 教 师 cp 专 业 环境工程 学 院 SPGC 2011 年 06 月 01 日Graduation Project (Thesis)Harbin University of CommerceThe preparation of iron-doped TiO2 and the degradation of Rhodamine BStudent Supervisor Specialty Environment Engineering School 2011-06-01毕 业 设 计 （ 论 文
2、） 任 务 书姓名： pp 学院： SPGC班级： 2007 级 2 班 专业： 环境工程毕业设计（论文）题目：掺铁二氧化钛制备及其对罗丹明 B 的降解立题目的和意义：TiO2 由于具有化学性质稳定、安全无毒、使用寿命长、可直接利用太阳能等优点，在光电转换、光化学合成、光致变色以及光催化氧化环境污染等方面具有广阔的应用前景。溶胶凝胶法因为操作简单，合成的 TiO2 纯度高且粒度小而受到青睐。但纯 TiO2 纳米晶的光响应范围发生蓝移，对可见光利用率更低。要使 TiO2 纳米晶在可见光条件下表现出光催化活性，金属离子掺杂是提高 TiO2 光催化效率的有效手段。通过掺杂改性的 TiO2 能有效抑制
3、光生电子空穴的复合，能在晶格中引入缺陷或改变结晶度并扩展 TiO2 的光谱响应范围，提高光催化效率。本实验采用溶胶-凝胶法制备了铁掺杂二氧化钛粉体材料，以罗丹明 B 为目标降解物研究了其光催化性能。技术要求与工作计划：要求：1.会用溶胶-凝胶法配制 Fe/TiO2 催化剂。2.重点考察铁的掺杂量对催化效率的影响。3.考察催化剂用量、通氧速率、光照强度的影响。计划：第一阶段：配制 Fe/TiO2 催化剂。第二阶段：各种因素对催化效率的影响实验。时间安排：2011-03-22 至 2011-03-28 查阅并整理二氧化钛的相关资料，撰写实验方案；2011-03-28 至 2011-03-29 准备
4、实验仪器，配制相关溶液，试剂；2011-03-29 至 2011-04-25 溶胶凝胶法制备铁掺杂二氧化钛；2011-04-26 至 2011-05-15 影响 Fe/ TiO2 光催化特性的各种因素的研究；2011-05-16 至 2011-05-31 整理实验数据，撰写、修改毕业论文。指导教师要求：(1)论文的内容及工作量达到哈商大对本科毕业论文的要求，资料阅读充分，方案设计合理，时间安排得当；(2) 实验过程中要明确实验的根本目的和基本方法，将所学专业知识融入到整个实验过程当中，并得以巩固和提高；(3) 根据实验计划和实验安排，认真完成每一阶段的实验任务，做到有困难努力解决，有问题及时反
5、馈，切勿耽误实验进程，影响实验质量；(4) 每月向老师做一次实验总结，包括已完成内容、下一步试验计划及所遇到的问题，培养独立思考问题和解决问题的能力。（签字） 年 月 日教研室主任意见：（签字） 年 月 日院长意见：（签字） 年 月 日毕 业 设 计 （ 论 文 ） 审 阅 评 语一、指导教师评语：指导教师签字：年 月 日毕 业 设 计 （ 论 文 ） 审 阅 评 语二、评阅人评语：评阅人签字：年 月 日毕 业 设 计 （ 论 文 ） 答 辩 评 语三、答辩委员会评语：四、毕业设计（论文）成绩：专业答辩组负责人签字：年 月 日 五、答辩委员会主任单位： （签章） 答辩委员会主任职称： 答辩委员
6、会主任签字： 年 月 日HEB 大学毕业设计（论文）I摘 要对改性 TiO2 的制备方法进行了研究。以钛酸丁酯为前躯物，采用溶胶凝胶法制备纳米 TiO2 光催化材料。对罗丹明 B 溶液进行光催化降解，寻求光催化降解罗丹明B 溶液条件。 实验结果表明：Fe-TiO 2 光催化材料的最优制备条件为前驱体配比（摩尔比）为n=Ti(OC4H9)4: C2H5OH: HNO3: H2O=1: 15:0.01:1，掺铁量 W (Fe3+/TiO2)=0.6%，锻烧温度为 450，锻烧时间为 2h。在此基础上，选择 273nm 波长的紫外灯对罗丹明 B 溶液催化进行催化降解实验，实验结果表明：紫外光下，pH
7、=4 最佳条件下 Fe-TiO2 处理罗丹明 B 溶液的脱色率达到 90.2%。研究表明，通过掺杂铁离子对二氧化钛进行的改性使反应的响应光谱向可见光拓展，并有效抑制电子空穴对的复合，很大程度提高了光催化反应效率。关键词：二氧化钛 光催化 掺铁 制备 HEB 大学毕业设计（论文）IIAbstractIn this paper the preparation methods of modified TiO2 was studied. It is suggested that sol-gel method using Ti(OC4H9)4, is the best method for prepar
8、ation of TiO2 photocatalytic materials. Rhodamine B solution to seek photocatalytic degradation, photocatalytic degradation Rhodamine B solution conditionsThe optimal reaction condition was gotten after experiments and analysis：n=Ti(OC4H9)4:C2H5OH:HNO3:H2O=1:15:0.01:1(mol ratio)，W(Fe 3+/TiO2)=0.6%(m
9、ol ratio)，calcinations at 450 for 2 hoursOn this basis using ultraviolet germicidal lamp with wavelength of 273nm as Liaht-source, the contaminants removal effect in Rhodamine BExperimental results show that: Under UV irradiation, pH=4 best conditions Fe-TiO2 processing Rhodamine B determined.the de
10、colored rate reached the solution as high as 90.2 %The experiment results showed that photocatalytic activity was improved by sol-gel method by doping of Fe3+ and the photocatalytic efficiency were also raised obviously. The addition of appropriate amount of Fe3+ is effective for improving the photo
11、-catalytic activities of TiO2 by inhibiting the formation of recombination centers of photo-generated electron-hole pairs on the surface of TiO2 particlesKeywords：TiO 2 photocatalytic iron-doped preparing HEB 大学毕业设计（论文）目录摘 要 .IAbstract.II1 绪 论 .11.1 引言 .11.2 纳米 TiO2 光催化机理 .11.3 纳米 TiO2 的改性方法 .21.4 纳
12、米 TiO2 的发展概况 .31.5 纳米 TiO2 光催化氧化技术的研究现状及应用前景 .41.6 本课题研究的目的和意义 .52 纯 TiO2 和掺铁 TiO2 的制备 .72.1 实验原理 .72.2 主要实验设备和药品 .72.3 二氧化钛和掺 铁二氧化钛的制备过程 .82.4 正交实验确定制备 TiO2 各药品配比 .82.5 正交实验确定制备 Fe-TiO2 最佳条件 .102.6 Fe- TiO2 光催化剂制备条件的影响 .122.6.1 锻烧温度的影响 .122.6.2 锻烧时间的影响 .132.6.3 掺铁量 W(Fe3+/ TiO2)的影响 .142.7 小结 .153 光催化实验及其影响因素 .163.1 光催化机理 .163.2 光催化降解实验 .173.2.1 实验方法 .173.2.2 分析方法 .183.3 处理溶液 pH 的影响 .193.4 光催化时间影响 .203.5 小结 .21结 论 .22参考文献 .23致 谢 .25
