掺钕二氧化钛炭杂化气凝胶的制备及性能研究(2)

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3.1.5 样品的XRD表征 16

3.1.6 样品的TEM表征 18

3.1.7 样品的紫外漫反射光谱分析 18

3.2样品的光催化性能 20

3.2.1染料的标定 20

3.2.2 光催化实验 21

3.3 样品紫外光的光催化性能研究 22

3.3.1 样品投放量对亚甲基蓝溶液降解率的影响 22

3.3.2 掺杂钕对亚甲基蓝溶液的光催化活性的影响 22

3.3.3钕掺量对亚甲基蓝溶液降解率的影响 23

3.3.4 样品光照时间对亚甲基蓝溶液降解率的影响 23

3.4 小结 25

4 结论与展望 26

4.1 结论 26

4.2 展望 26

参考文献 27

致谢 32

1 绪论

1.1 引言

近年来，随着全球经济和科学技术的不断加快，工业化的迅速发展，在其不断给人类带来方便的同时，也给地球带来一大堆环境问题。例如：纺织印染行业排放的大量印染废水，造纸厂产生的工业废水，化工工厂排出的化工污水等等。其中，以印染废水最为严重，是全球各国紧急处理的问题之一。印染废水除了具有污染水流量大、有机污染物多，颜色深，碱度大等主要缺点外，废水中还包含很多化学试剂、油渍等污染物，而且还含有非常高的COD、TOC指数[1-4]，直接排放的话，会对我们人类以及花鸟虫鱼等自然环境造成严重的危害，将会破坏地球的生态环境。因此，废水处理和绿色新能源材料的开发已经成为世界上所有国家的研究热点，也是所有科研人员研究的热点之一。

光化学催化法可以有效地破坏有机污染物的结构，研究表明，大多数的有机物可以在光催化条件下可以发生氧化反应，将有机物降解为CO2、H2O 等简单的无机物[5-7]。二氧化钛是当代科技应用前景中最为广泛，最为实用的一种功能材料。它在很多领域都有着不凡的价值，例如：高新技术产业、环保产业、太阳能的利用产业，都发挥出了其存在的巨大潜力和可持续发展的生命力。同时二氧化钛也具有非常好的光催化活性，对人体无毒无害，具有良好的耐酸碱性，化学性能稳定，不溶于有机溶剂，最重要的是它的价格相对于其他光催化剂较便宜，而且无污染，可以非常有效地降解醛、烯、苯等多种有机污染物[8-15]。

1.2 气凝胶的发展

（1）气凝胶的简介

气凝胶是一种固体物质形态，在脱去大部分的溶剂时，当其中液体所占的量比固体的要少很多，而且气体充满其内部结构时，它的外表会呈现出固体状，这就称做干凝胶[16-18]或气凝胶。气凝胶除了具有凝胶的性质外，还具有离浆、扩张和触变作用。气凝胶作为一种纳米级材料被科研工作者们广泛研究。气凝胶内部分别由纳米级的固体相与孔结构组成的气骨架结构，其内部的孔结构中充满气体。气凝胶的主要成分是气体，周围则是由交联的三维网状固体结构组成，所以结构完好的气凝胶一般都拥有大的比表面积。如图1-1为炭气凝胶的表观形貌。

炭气凝胶