本文是一篇硕士学位论文,主要研究了CdS-TiO2/MWCNTs复合光催化剂在可见光下对气相甲苯的光催化降解性能。甲苯是一种常见的挥发性有机化合物(VOCs),在工业生产中广泛排放,对环境和人体健康构成威胁。因此,开发能有效利用太阳能的光催化材料以处理这类污染物显得尤为重要。
论文首先介绍了CdS-TiO2/MWCNTs复合光催化剂的制备方法——溶胶-凝胶法。这种方法使得光催化剂具有较大的比表面积和适宜的孔径分布,有利于提高光催化效率。通过透射电子显微镜(TEM)分析,发现CdS纳米颗粒均匀地负载在多壁碳纳米管(MWCNTs)上,而TiO2颗粒大小约为4.5nm,这样的结构设计有助于增强光吸收和提高反应活性。
X射线光电子能谱(XPS)分析揭示了MWCNTs表面存在多种含氧官能团,如C-O和C=O,这些官能团可能对光催化过程中的电子转移和物质吸附起着关键作用。Ti在复合物中主要以Ti4+的形式存在,这与TiO2的常见价态相符。
论文进一步探讨了工艺参数对光催化活性的影响,包括光照条件、催化剂用量、气体流速等因素。通过实验优化这些参数,可以找到最佳的反应条件,以最大化甲苯的降解效率。同时,研究还关注了在光催化过程中CdS的光腐蚀程度,这是由于CdS在光照下可能会发生氧化,影响其光催化活性和稳定性。
此外,论文还分析了光催化过程中的中间产物和副产物,这对于理解甲苯降解的机理至关重要。通过检测反应后的气体成分变化,可以推断出甲苯的降解途径,例如可能通过羟基自由基(·OH)的生成来实现甲苯的氧化分解。
这篇论文通过系统的研究,深入探讨了CdS-TiO2/MWCNTs复合光催化剂在可见光下的甲苯降解性能,为实际应用提供了理论基础和技术支持。它强调了材料设计、工艺优化以及反应机理研究在提高光催化效率和环境保护中的重要性。