CdS_TiO2MWCNTs可见光光催化降解气相甲苯研究论文.doc

在当前环境污染日益加剧的背景下，挥发性有机化合物（VOCs）已成为了一个不容忽视的环境问题。其中，甲苯作为工业生产中常见的VOCs之一，其排放量巨大，对环境和人类健康造成了极大的危害。鉴于此，开发高效环保的降解技术对于减少甲苯污染具有重要意义。本研究以硕士学位论文的形式，探讨了CdS-TiO2/MWCNTs复合光催化剂在可见光下的光催化降解气相甲苯的性能，揭示了光催化剂在处理此类污染物方面的潜力。 研究采用了溶胶-凝胶法来制备CdS-TiO2/MWCNTs复合光催化剂。溶胶-凝胶法是一种能够制备出具有较大比表面积和适宜孔径分布的光催化剂的有效手段，而这对于提高光催化效率至关重要。通过透射电子显微镜（TEM）的观察，研究发现CdS纳米颗粒均匀地负载在多壁碳纳米管（MWCNTs）上，这不仅有助于增强催化剂对可见光的吸收，还能显著提升反应活性。同时，TiO2颗粒的尺寸被精确控制在4.5nm左右，这种结构设计也是确保光催化性能的关键所在。 在材料分析方面，X射线光电子能谱（XPS）技术用于揭示MWCNTs表面含氧官能团的存在，如C-O和C=O。这些含氧官能团的存在对于光催化过程中的电子转移和物质吸附具有积极作用。此外，Ti在复合物中的价态主要为Ti4+，这与其在TiO2中的常见价态相符，进一步证明了材料的稳定性。 为了优化光催化性能，研究中对诸如光照条件、催化剂用量、气体流速等工艺参数进行了系统地探讨和实验优化。通过细致的实验操作，研究成功地找到了最佳反应条件，这一发现为最大化甲苯的降解效率提供了可能。同时，研究还特别关注了CdS在光催化过程中的光腐蚀问题。由于CdS在光照下可能会发生氧化，研究通过多种分析手段评估了CdS光腐蚀的程度，并尝试通过工艺调整减小这种不利影响，以确保光催化活性和稳定性的持久性。 中间产物和副产物的分析是本研究的另一个重点，这对于揭示甲苯的降解机理至关重要。通过检测反应后气体成分的变化，研究推断出甲苯的可能降解途径，其中羟基自由基（·OH）的生成被认为是在光催化过程中对甲苯进行氧化分解的关键环节。 综合全文，本硕士学位论文系统地研究了CdS-TiO2/MWCNTs复合光催化剂在可见光下的甲苯降解性能，不仅在实验技术层面上取得了显著成果，而且在光催化剂的应用领域内提出了理论基础和技术支持。该研究强调了材料设计、工艺参数优化和反应机理研究在提高光催化效率和环境保护中的重要性，为今后进一步的研究和实际应用奠定了坚实的基础。