光催化材料及其在环境净化中的应用

章光催化技术概述1
1．1光催化技术简介1
1．1．1光催化技术的起源及特点1
1．1．2光催化材料的可控合成方法1
1．1．3光催化降解污染物的机理6
1．1．4真空紫外光技术8
1．2光催化技术研究进展9
1．2．1光催化剂的改性及固定化9
1．2．2光催化反应器11
1．2．3光催化反应动力学13
1．2．4光催化剂固定化技术14
1．2．5光催化技术的环境净化应用15
1．2．6影响光催化降解效果的主要因素17
1．2．7半导体光催化技术的潜在优势18
1．3光催化技术的应用研究展望18
1．3．1光催化技术面临的问题18
1．3．2光催化技术研究热点19
参考文献20
第2章光催化材料的可控制备及表征24
2．1纳米TiO2系列催化材料24
2．1．1溶胶-凝胶法制备纳米TiO224
2．1．2TiO2的AC、ACF的负载化28
2．1．3TiO2-氧化石墨烯复合光催化材料的合成31
2．1．4TiO2/Al光催化薄膜的制备42
2．1．5TiO2薄膜上纳米贵金属粒子的可控负载51
2．1．6浸渍涂覆法制备MnOx/TiO2膜材料65
2．1．7反应磁控溅射制备氮掺杂TiO2光催化膜材料67
2．2纳米ZnO系列催化材料75
2．2．1水热法制备纳米ZnO75
2．2．2两步法制备ZnO/TiO2和ZnO/SnO2复合粉体80
2．2．3一步法制备稀土掺杂ZnO纳米材料92
2．2．4醇辅助水热法制备贵金属掺杂ZnO纳米材料99
2．3纳米In2O3系列催化材料103
2．3．1纳米In2O3光催化剂的可控合成103
2．3．2具有微孔-介孔结构的In2O3纳米片合成114
2．3．3石墨烯-In2O3光催化剂制备及性能研究120
2．4纳米Ga2O3催化材料126
2．4．1制备条件对氧化镓前驱体形貌的影响127
2．4．2Ga2O3催化剂的表征131
参考文献136
第3章光催化材料在室内空气净化中的应用138
3．1室内空气中挥发性有机污染物研究进展138
3．1．1室内空气中主要污染物的种类及浓度138
3．1．2室内挥发性有机物的来源140
3．1．3室内挥发性有机物间的反应与二次释放141
3．1．4室内挥发性有机物对人体健康的危害144
3．1．5室内挥发性有机物污染控制研究现状145
3．2光催化技术在室内空气净化中的应用146
3．2．1真空紫外气相光催化分解有机物146
3．2．2真空紫外光催化实验系统147
3．2．3催化剂的制备和表征150
3．2．4真空紫外光催化降解实验151
3．3TiO2薄膜VUV催化降解甲醛和副产物臭氧的控制152
3．3．1动态真空紫外光催化实验系统组成152
3．3．2VUV催化、UV254nm+O3催化及UV254nm催化比较153
3．3．3Pd/TiO2真空紫外光催化降解甲醛与副产物臭氧控制158
3．3．4Pd/TiO2复合薄膜对甲醛和臭氧的同步去除162
3．3．5Mn负载TiO2薄膜对甲醛和臭氧的同步去除166
3．4臭氧/TiO2光催化降解甲苯研究171
3．4．1实验装置、方法与步骤171
3．4．2催化剂制备方法172
3．4．3实验内容及步骤173
3．4．4结果与讨论173
参考文献188
第4章光催化材料在饮用水微量污染物净化中的应用190
4．1水中微量污染物的光催化净化研究190
4．1．1实验装置190
4．1．2结果及讨论191
4．2环管式光催化反应器光催化降解水中氯代有机物200
4．2．1环管式反应器的结构参数201
4．2．2反应器中催化剂的布置形式204
4．2．3VUV光源辐射下微量有机物的光催化降解206
4．3光催化法处理水中全氟辛酸研究213
4．3．1全氟辛酸的毒性213
4．3．2片状In2O3纳米结构光催化降解PFOA的性能214
4．3．3束状氧化镓对PFOA的光催化降解及其机理215
4．3．4In2O3纳米颗粒与石墨烯复合产物（NP-G）光催化降解PFOA的性能218
4．3．5针状氧化镓对PFOA的光催化降解220
4．3．6影响光催化降解纯水中PFOA的反应因素的研究224
4．4臭氧光催化-活性炭净化地下水源水的研究227
4．4．1试验条件及分析方法228
4．4．2O3/TiO2/UV和单独O3氧化去除有机物效果比较228
4．4．3O3/TiO2/UV-GAC工艺去除地下水中天然有机物（NOM）230
4．5天然有机物臭氧光催化降解技术研究236
4．5．1实验室试验条件与分析方法236
4．5．2O3/TiO2/UV氧化NOM的影响因素分析236
4．5．3臭氧光催化反应器及工艺设计的指导原则243
参考文献244
第5章光催化材料在国防军事废水处理中的应用247
5．1光催化材料处理偏二甲肼废水研究247
5．1．1偏二甲肼废水处理实验研究249
5．1．2影响复合光催化剂处理效果因素分析251
5．1．3偏二甲肼降解动力学过程259
5．1．4Cu/TiO2-GNP光催化降解偏二甲肼的研究260
5．1．5臭氧强化TiO2薄膜光催化降解偏二甲肼研究264
5．1．6O3/VUV/TiO2降解偏二甲肼的影响因素研究267
5．1．7ZnO光催化降解偏二甲肼废水研究269
5．1．8稀土掺杂ZnO光催化降解偏二甲肼废水研究275
5．1．9贵金属掺杂ZnO光催化降解偏二甲肼废水研究276
5．2硝基氧化剂废水的光催化还原研究286
5．2．1紫外光下光催化反应286
5．2．2太阳光下光催化反应287
5．2．3模拟硝基氧化剂废水的强化光催化处理研究287
5．2．4负载化光催化剂还原硝基氧化剂废水实验290
5．2．5循环回收利用率291
5．2．6光催化还原NO-3的反应动力学分析292
5．2．7模拟超重力条件催化还原反应293
5．2．8反应条件的优化293
5．3TiO2/ACF复合光催化剂催化降解TNT研究297
5．3．1复合光催化剂降解TNT废水的影响因素298
5．3．2Fenton试剂对TiO2/ACF光催化降解TNT的作用301
5．3．3改性TiO2/ACF光催化降解TNT废水303
参考文献306