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摘 要

本文以正硅酸四乙酯和钛酸四丁酯为原料，采用化学液相法中的溶胶-凝胶法成功制备了SiO₂-TiO₂复合材料，并用XRD和FT-IR进行了表征。XRD分析结果表明：在600℃煅烧后复合材料中TiO₂仍然是以锐钛矿型结构存在。红外光谱分析表明：SiO₂-TiO₂复合材料中Ti和Si之间存在Si-O-Ti化学键。同时研究了SiO₂-TiO₂复合材料对酸性品红的吸附性能，考察了吸附温度和吸附剂用量对酸性品红吸附量的影响，吸附实验结果表明：当吸附剂用量小于3g/L时，随着吸附剂用量的增加，复合材料对酸性品红的吸附量也在增加，当吸附剂用量达到3g/L时，SiO₂-TiO₂复合材料对酸性品红的吸附量达到1.45mg/g，吸附达到饱和，当吸附剂用量大于3g/L时，复合材料对酸性品红的吸附量基本不再变化；此外当吸附温度低于50℃时，温度变化对吸附量的影响不大，温度高于50℃后，复合材料对品红的吸附量随温度的升高而下降，这是因为吸附是放热过程，温度升高会降低复合材料的吸附性能。

关键词：SiO₂-TiO₂ 复合材料 酸性品红 吸附性能

Study on the Preparation And Adsorption Performance of SiO₂-TiO₂ Composistes

Abstract

The porous nano SiO₂-TiO₂ composites were synthesized by sol-gel method with (C₂H₅O)₄Si and (C₄H₉O)₄Ti and characterized by XRD and FT-IR. XRD results show that the crystal structure of TiO₂ in the composites is anatase .FT-IR show that there is Si-O-Ti chemical bond between Ti and Si in SiO₂-TiO₂ Composites.The adsorption properties of SiO₂-TiO₂ composites on acid fuchsin were studied. The effects of adsorption temperature and adsorbent dosage on the adsorbance to acid fuchsin were investigated. The experimental results show that: when the dosage of adsorbent is less than 3g/L, the adsorbance increases with the increase of adsorbent dosage. When the dosage of adsorbent reached 3g/L, the adsorbance of SiO₂-TiO₂ composite to acid fuchsin reached 1.43mg/g and reached saturation,When the dosage of adsorbent is more than 3g/L, the adsorbance is almost unchanged.When the temperature is lower than 50℃, the influence of temperature change on the adsorption capacity is not obvious. When the temperature is higher than 50℃, the adsorption capacity decreases with the increase of temperature.This is because adsorption is an exothermic process, and raising the temperature will reduce the adsorption properties of the composites. 

Key Words: SiO₂-TiO₂ composites Acid fuchsin Adsorption performance

目录

摘 要 I

Abstract II

第一章 文献综述 1

1.1 引言 1

1.2 复合材料的概述 1

1.2.1 SiO₂-TiO₂材料的简介 1

1.3纳米SiO₂材料的介绍 2

1.4纳米材料的应用 3

1.4.1纳米TiO₂在清洁能源方面的应用 3

1.4.2纳米TiO₂在水污染处理方面的应用 3

1.4.3纳米TiO₂在有害气体处理方面的应用 3

1.4.4纳米TiO₂在土壤优化方面的应用 4

1.4.5纳米TiO₂对生活垃圾处理方面的应用 4

1.4.6 SiO₂掺杂后TiO₂复合材料应用的改善 4

1.5纳米TiO₂材料的合成方法 5

1.5.1 传统制备方法 5

1.5.2 纳米复合材料的新型制备方法 6

1.6 SiO₂-TiO₂复合材料的表征 7

1.6.1 XRD衍射分析 7

1.6.2 FT-IR红外光谱分析 7

1.6.3 HRTEM透射电镜分析 8

1.6.4 SEM表面形貌分析 8

1.7本课题的选题意义及研究内容 8

1.7.1选题意义 8

1.7.2研究内容 8

第二章 实验部分 9

2.1试剂和药品 9

2.2 实验仪器 9

2.3 SiO₂-TiO₂复合材料制备与表征 9

2.4 SiO₂-TiO₂复合材料的吸附实验 10

2.4.1酸性品红溶液最大吸收波长的确定 10

2.4.2吸光度-浓度标准曲线的绘制 10

2.4.3吸附影响因素实验 11

第三章 实验结果与分析 12

3.1 复合材料的XRD分析 12

3.2 复合材料的FT-IR分析 13

3.3 吸附实验结果分析 14

3.3.1酸性品红溶液最大吸收波长的确定 14

3.3.2吸光度-浓度标准工作曲线 14

3.3.3溶液温度对品红吸附的影响 15

3.3.4吸附剂用量对品红吸附的影响 16

第四章 结论与展望 18

4.1 结论 18

4.2 展望 18

参考文献 19

致谢 21

第一章 文献综述

1.1 引言

现代工业化进程的逐步推进，为人们的生活带来便捷的同时，也造成了一定程度的环境污染，工业废水，汽车尾气，生活垃圾，有害化学品等等污染源让环境变得越来越糟糕，同时能源的限度和较低的利用率也使得能源方面也存在问题，解决环境污染和提高能源利用率成为了世界各国关注的焦点，当前治理污染的方法有很多，光催化法就是其中被广泛应用的一种方法，其具有绿色环保和可重复利用的优势，纳米二氧化钛就是光催化法的一种优良材料，在污染治理和能源利用方面展现了良好的优势，比如印染工业中存在大量污水污染物，其中大部分都被随意排放到河流湖泊中，对环境造成了很大危害，解决的办法有很多，包括化学沉淀法，萃取法，絮凝法，多孔复合材料吸附法和膜分离法等，而具有使用方便，可操作性强，去除效果明显等优点的多孔复合材料吸附法具有广阔的前景^[1]。

1.2 复合材料的概述

1.2.1 SiO₂-TiO₂材料的简介

一般将由两种或两种以上各自具有一些优良特性的材料，通过物理化学手段复合在一起的材料复合体称为纳米复合材料。通常情况下，复合材料结合了各种材料的优异性能，较之单一的材料和非纳米材料具有较明显的优势。

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