悬浮型核（TiO_2）/壳（SiO_2）结构光催化反应器制备及特性研究

【摘要】随着工业化的发展，环境污染问题变得越来越严重，亟需一种经济、实用性强的处理技术来治理。TiO2光催化剂因其具有无毒价廉、氧化还原能力强，物理化学性质稳定等良好的性能得到了极大地关注。经历了几十年的研究，这种技术日益成熟，主要被应用于处理废水、有机污染物、垃圾渗滤液等等。但在实际工业化的应用中，仍然还有一些问题需要克服，如TiO2光催化效率不高、降解过程中难以回收而造成二次污染等问题，限制了TiO2光催化剂更好地发挥作用。正因为上述问题的存在，需要进一步进行研究，探索在实际应用中更便捷、实用性更强的方案。本实验室具有成熟的制备TiO2@@SiO2核壳中空纳米粒子的技术，在此基础之上，用十八烷基三乙氧基硅烷（ODTS）进行表面疏水改性制备得到漂浮的空气-水界面光催化剂（TiO2@@SiO2-O），并对其结构和性能进行了表征。经过ODTS的修饰，即使经过超声或紫外光照处理之后，TiO2@@SiO2-O纳米粒子仍然能够很稳定地悬浮在水-空气界面之间。然后用TiO2@@SiO2-O纳米粒子来降解甲基橙染料，通过气相光谱测试、紫外-可见光谱分析、总有机碳（TOC）的分析，结果表明甲基橙溶液能够完全被降解。此外，TiO2@@SiO2-O纳米粒子也能有效地降解工业高浓度的垃圾渗滤液。用不同烷基链段的硅烷偶联剂对核壳中空纳米粒子TiO2@@SiO2进行接枝，结果表明十八烷基三乙氧基硅烷（ODTS）是最佳的接枝链段，接触角增加到111.4°，达到理想的疏水效果。用这种疏水的界面光催化剂来考察其对罗丹明B的降解机理，通过吸附和降解实验的研究，发现在降解之前暗场处理过后，粒子的孔径有所减小，染料浓度降低，根据这些结果来对其降解机理进行推测。具体染料的降解过程还有待于进一步去验证。由于TiO2@@SiO2核壳中空纳米粒子的中空层空间小（2-3nm），无法更进一步研究其空腔中吸附的情况，因此将此体系扩大进行探索研究就显得十分必要。首先，以乙二醇为螯合剂，丙酮作为溶剂，采用溶胶-凝胶的方法制备了不同粒径的单分散球形二氧化钛粒子，并且讨论了各种实验参数对粒子形态以及分散性的影响。在制备得到的单分散球形二氧化钛粒子的基础之上，通过葡萄糖溶液水热法包碳、Stber方法包硅制备了TiO2@@SiO2核壳中空球，分别研究了葡萄糖溶液的浓度以及TEOS用量对粒子包裹的影响，最终确定了最佳实验条件：包碳的葡萄糖浓度为0.1M，包硅的TEOS用量为1.5mL，并且是分段等量多次滴加。最后对制备得到的TiO2@@SiO2核壳中空粒子进行表征，TiO2@@SiO2的尺寸约为500nm，比表面积为44.5m2/g，SiO2壳层厚度约为40nm，壳层上小孔的直径约为4nm。
【作者】苏琪映；
【导师】王晟；
【作者基本信息】浙江理工大学，材料学，2014，硕士
【关键词】二氧化钛；光催化；核壳结构；悬浮；层层自组装；

【参考文献】
[1]刘婷.图的条件染色和非正常条件染色[D].山东师范大学,运筹学与控制论,2013,硕士.
[2]高曼曼.1-MCP对五九香梨品质、采后生理及黑皮病的影响[D].河北师范大学,植物学,2012,硕士.
[3]郑玲玲.我国民事法律中的惩罚性赔偿研究[D].山东财经大学,民商法学,2012,硕士.
[4]孔娅妮.非政府组织发展对国际经济关系的影响[D].外交学院,国际关系,2004,硕士.
[5]张利,计时鸣,金明生,陈伟强,蒋鑫鑫.连续进动气囊抛光材料去除特性研究[J].应用基础与工程科学学报,2013,02:355-364.
[6]魏大岫.帕洛诺司琼预防成人术后恶心呕吐有效性和安全性的系统评价和Meta分析[D].福建医科大学,麻醉学,2014,硕士.
[7]庄佃伦.元代北京四合院住宅探析[D].北京建筑大学,建筑历史与理论,2013,硕士.
[8]周小林.石墨烯及镍铁水滑石的制备与电容性能研究[D].黑龙江大学,2014.
[9]何俊林.基于EOS的经费使用审批系统的设计[D].电子科技大学,软件工程（专业学位）,2012,硕士.
[10]李言.pH及温度敏感型金属酞菁/TiO_2复合光催化剂的制备及其光催化活性研究[D].大连理工大学,有机化学,2013,硕士.
[11]张家旺.电纺TiO_2基纳米材料及其光催化性质研究[D].兰州大学,凝聚态物理,2013,硕士.
[12]郭希.后勤保障管理信息系统[D].重庆大学,2005.
[13]高娅.商务沟通在中国信保短期险业务中的运用研究[D].云南大学,工商管理,2012,硕士.
[14]罗洪鑫.创业板上市公司投资风险评价研究[D].贵州财经大学,金融学,2013,硕士.
[15]石良静.尼美舒利联合奥沙利铂对人肺癌裸鼠移植瘤的治疗作用及其作用机制的研究[D].河北医科大学,内科学,2013,硕士.
[16]白玉奇.YD复杂油藏储层表征及有利区预测[D].西北大学,矿产普查与勘探,2013,硕士.
[17]赵莉娟.黑塞小说中的多重“冲突”及其弥合[D].西北民族大学,比较文学与世界文学,2012,硕士.
[18]吕佳.JYZG企业绩效考评体系研究[D].吉林大学,工商管理,2013,硕士.
[19]刘朝霞.折衷法在英语口语教学中的应用[D].上海师范大学,英语语言文学,2003,硕士.
[20]邱相彬.网络环境中劣构知识学习的策略研究[D].南京师范大学,2004.
[21]张金山.基于OPC与半实物仿真技术的DCS测试系统的设计与应用[D].天津理工大学,控制工程,2013,硕士.
[22]张波,万超,郑元勋.中央扣对大跨度自锚式悬索桥地震特性的影响[J].中外公路,2014,04:135-138.
[23]乌仁塔娜.华北驼绒藜种群自组织更新研究[D].内蒙古农业大学,生态学,2013,硕士.
[24]高畅.WTO框架下的社会倾销问题研究及中国应采取的对策[D].中国社会科学院研究生院,国际经济法（专业学位）,2014,硕士.
[25]邵卫云,马妍,周永潮,杜旭,关垚.生物作用下排水管道沉积物的冲蚀特性[J].浙江大学学报(工学版),2014,06:1075-1079+1094.
[26]王萌.碳球与SnO_2空心球的制备及其电化学性能研究[D].大连理工大学,物理化学,2013,硕士.
[27]楚长青.环己酮氨肟化反应的机理和转化频率的量子化学模拟[D].天津大学,化学工程,2013,硕士.
[28]崔彦华.晋阳在东魏北齐时霸府和别都地位探索[D].山西大学,中国古代史,2004,硕士.
[29]李莉.上海城市河流绿道规划与实施政策的效率评价和发展策略研究[D].华东师范大学,人文地理学,2013,硕士.
[30]强磊,丁晓燕.数据仓库技术的系统应用[J].中国数据通信,2004,06:87-89.
[31]梁茜.论美国妇女在西部边疆拓展中的角色衍变和社会贡献[D].天津大学,外国语言学及应用语言学,2013,硕士.
[32]谢诗艺.档案文化在传统文化传承中的历史地位研究[D].安徽大学,档案学,2014,硕士.
[33]张凇源.检察机关参与恢复性司法研究[D].吉林大学,法律,2012,硕士.
[34]陈德枝.Samejima等级反应模型下CAT选题策略比较研究[D].江西师范大学,基础心理学,2004,硕士.
[35]谢尔嘉.民族歌唱家方琼的演唱及教学研究[D].湖南师范大学,音乐学,2013,硕士.
[36]唐斓.面向PDF文档的图像恢复系统的设计与实现[D].湖南大学,计算机科学与技术,2010,硕士.
[37]陈建国,夏禾,陈树礼,苏木标.运行列车引起的周围地面振动规律研究[J].工程力学,2010,01:98-103.
[38]王竹林.数字采样云纹法及其应用[D].大连理工大学,固体力学,2013,硕士.
[39]王春娟.农村税费的征收：制度与运作[D].华中师范大学,政治学理论,2004,硕士.
[40]雷金芳.个案社会工作在特殊困难儿童辅导中的应用[D].华中科技大学,社会工作,2013,硕士.
[41]虞雁南,丁信法,张圣,楼敏.CT灌注预测急性缺血性卒中患者缺血半暗带和核心梗死区的最佳灌注参数阈值探讨[J].浙江大学学报(医学版),2014,01:7-13.
[42]马骥.面向高速列车转向架概念设计的拆卸序列研究[D].西南交通大学,机械制造及其自动化,2013,硕士.
[43]张楠.我国证券公司自营业务领域的防御型资产配置实证研究[D].首都经济贸易大学,企业管理,2014,硕士.
[44]国晋端.职业院校服务新农村文化建设的作用与途径[D].华中师范大学,农村与区域发展,2014,硕士.
[45]崔煜杨.莲灯诗梦话“轻灵”[D].吉林大学,中国现当代文学,2014,硕士.
[46]刘晓华,刘芳.无穷时域的连续时间广义预测控制[J].控制与决策,2008,03:337-340.
[47]宫琳.山东省国有企业绩效考核指标体系研究[D].山东财经大学,会计（专业学位）,2013,硕士.
[48]杨石焕.基于支持向量机的手势识别研究[D].燕山大学,电路与系统,2014,硕士.
[49]陈志斌.邮政储蓄系统数据集中模式的研究[J].计算机工程,2004,23:177-180.
[50]王珊珊.金毓黻《东北通史》研究[D].黑龙江大学,史学理论及史学史,2013,硕士.