第1章 绪 论
1.1 半导体多相光催化的研究及应用
从1972年Fujishima 和Honda[1]首次发表关于Ti02单晶电极光分解水的报导以来，半导体多相光催化在环境保护和治理中的应用逐步广泛[2]。至1997年，Blake发表了一篇综述[3]，列出了300种可被光催化降解的有机化合物，1200多种有关光催化过程的刊物和专利，42篇有关光催化在环境中应用的评述。
半导体材料光催化剂的催化机理是，当能量相当于半导体禁带宽度的光照射到催化剂的表面时,就会激发半导体内的电子从价带(valence band)跃迁到导带(conduction band),形成具有很强活性的光致电子和空穴。光致电子具有很强的还原性，使得半导体表面的电子受体被还原。光致空穴具有很强的氧化性，可夺取半导体颗粒表面吸附的有机物或溶剂中的电子，使原本不吸光而无法被光子直接氧化的物质通过光催化剂被活化氧化,从而达到去除污染物质的目的[4]。常见的单一化合物光催化剂多为金属氧化物或硫化物，如CdS，Ti02，ZnO，ZnS，PbS，WO3，SnO2等。
1.1.1 半导体多相光催化在环境治理中的应用
1.在大气污染物治理中的应用
目前全球性的大气环境问题主要有:温室效应、臭氧层破坏、酸沉降。因温室效应导致地球温度上升，世界各地的冰川后退，海平面正在缓慢上升。这与二氧化碳的排放量过大有关，日本的安宝正一利用TiO2光催化成功将CO2和H2O合成了甲醇，这在某种程度上为大气中温室效应气体二氧化碳的固定提供一种新的技术思路。
氟里昂的存在会破坏臭氧层，造成臭氧层空洞，导致全球气候变暖等一系列环境问题，严重干扰全球生态平衡。
... ...

摘 要 I
Abstract II
毕业设计（论文）评语 III
毕业设计（论文）任务书 IV
第1章 绪 论 1
1.1 半导体多相光催化的研究及应用 1
1.1.1 半导体多相光催化在环境治理中的应用 1
1.1.2 半导体多相光催化在其他方面的应用 2
1.2 纳米半导体光催化剂的研究和发展 3
1.3 纳米TiO2光催化剂的研究现状 4
1.3.1 纳米TiO2的制备改性及固定化研究 4
1.3.2光催化反应器的设计 7
1.4课题提出的背景 8
1.5论文的研究方案 8
第2章 TiO2/SiO2负载型催化剂的性能测试 10
2.1 前言 10
2.2 TiO2/SiO2负载型催化剂的制备工艺 10
2.3TiO2/SiO2负载型光催化剂性能测试 12
2.3.1实验装置、仪器和试剂 12
2.3.2不同条件下催化剂性能对比测试 13
2.3.3 TiO2/SiO2负载型催化剂的稳定性测试 14
2.3.4TiO2/SiO2负载型催化剂寿命测试 15
2.3.5 TiO2/SiO2负载型催化剂的再生 15
2.4本章小结 17
第3章 TiO2/SiO2负载型催化剂光催化体系处理实际废水 18
3.1 前言 18
3.2 实际废水的处理 18
3.2.1 COD标准曲线的绘制 18
3.2.2 静态处理实际废水 19
3.2.3 动态处理实际废水 21
3.3 本章小结 25
结 论 27
结论 27
致 谢 28
参考文献 29
附 录 32

1 韩兆慧, 赵化侨. 半导体多相光催化应用研究进展. 化学进展. 1999,(1):1—10
2 施利毅, 古宏晨等. SnO2—TiO2复合光催化剂的制备和性能.催化学报. 1999,20(3):338—342
3 J.Sabate, M.A.Anderson, et al. A Kinetic Study of the Photocatalytic Degradation of 3—Chlorosalicylic Acid over TiO2 Membranes Supported on Glass. Journal of Catalysis. 1991,127(1): 167—177
4 邢核,田春荣.废水中染料的TiO2光催化氧化降解机理研究现状.上海环境科学﹒2001,20(2):63—65
5 王光辉.纳米TiO2光催化技术及其在环境污染治理中的应用.环境科学与技术.2001，6(11):18—20
6 Matsunaga T, Okochi M. TiO2—Mediated Photochemical Disinfection of Escherichia coli Using Optical Fibers. Environ.Sci.Technol. 1995,29(2):501—505
7 李芳柏, 古国榜, 黎永津. WO3/TiO2复合半导体的光催化性能研究.环境科学.1999,20(4):75—78
8 Hung M, Tso E and Datye A K. Removal of Sliver in Photographic Processing Waste by TiO2—Based Photocatalysis. Environ.Sci.Technol. 1996,30(10):3084—3088
9 Hoffman A J, Hills G, et al. Q—Sized CdS: Synthesis, Characterization, and Efficiency of Photoinitiation of Polymerization of Several Vinylic Monomers. J.Phys.Chem. 1992,96(13):5546—5552
10 Karakitsou K E, Verykios X E. Effects of Altervalent Cation Doping of TiO2 on Its Performance as a Photocatalyst for Water Cleavage. J.Phys.Chem.1993,97(3):1184—1189
11 Karakitsou K E, Verykios X E. Definition of the Intrinsic Rate of Photocatalytic Cleavage of Water over Pt—RuO2/TiO2 Catalysts. J.Catal.1995,152(2):360—367
12 胡春, 王怡中, 汤鸿宵. 多相光催化氧化的理论与实践发展. 环境科学进展.1995,3(1):55—64
13 张彭义, 余刚, 蒋展鹏. 半导体光催化剂及其改性技术进展. 环境科学进展.1997,5(3):1—10
14 古宏晨, 徐华蕊. 纳米材料研究在我国的进展. 化工进展. 1999,18(4): 5—7
15 石庆平, 王闻声等. 光催化研究与发展的文献计量分析. 催化学报. 1999,20(3):293—296
16 Reza Dabestani, Xuelin Wang, et al. Photoinduced Oxidation of Bromide to Bromine on Irradiated Platinized TiO2 Powders and Platinized TiO2 Particles Supported in Nafion Films. J.Phys.Chem. 1986,90(6):2729—2732
17 丁子上, 翁文剑. 溶胶—凝胶技术制备材料的进展. 硅酸盐学报.1993,21(5):443—450
18 夏星辉, 许嘉琳, 陆维德. 利用日光能催化降解水体有机污染物研究进展. 环境科学.1999,20(3):107—111
19 V.S.Escribano, G.Busca and V.Lorenzelli. FT—IR studies of the Reactivity of Vanadia—Titania Catalysts toward Olefins. 3.n—Butenes and Isobutene.J.Phys.Chem.1991,95(15):5541 –5550
20 王幼平, 余家国等. 溶胶—凝胶工艺制备掺铅TiO2纳米薄膜及其光催化性能的研究. 中国环境科学.1998,18(3):244—247
21 何进, 陈星弼等..

纳米TiO2光催化氧化技术在降解环境污染物方面有着突出的优点,本论文以粗孔微球硅胶为载体，利用溶胶凝胶法制备负载型TiO2/SiO2催化剂。
首先以罗丹明-B作为目标污染物测试催化剂的性能，证实催化剂具有良好的光催化活性和稳定性，催化剂的寿命在135小时左右。通过高温焙烧法对失去活性的催化剂进行了再生处理，处理后催化剂活性恢复到了新制备时的水平。
其次，利用制备催化剂对染料废水进行处理。通过静态处理和动态处理两种途径，得到以下结论：静态处理过程中，在废水中投加絮凝剂后，废水COD的去除率比不添加絮凝剂的时候提高了8.4%；动态处理过程中，加入过氧化氢后处理效果较好，处理后废水的COD去除率由原来的45%提高到85%。