吸附-光催化复合材料的研究与制备文献综述毕业设计[管理资料] .pdfVIP

《吸附-光催化复合材料的研究与制备文献综述》

内容摘要

通过翻阅这些参考资料和文献，深入了解了吸附-光催化复合材

料的原理与应用，对此类材料的制备实例的了解与学习，进一步学习

了其研究与制备的方法，并能对实验流程做出基本的设计，从而对后

期的实验开展产生方向性的指导。通过对文献中各类研究手段深入的

学习，对此类材料的设计方式有了雏形。

关键词：吸附剂光催化结合手段实验设计表征

第1章研究背景

1.1吸附剂的发展与应用

吸附现象的研究是一个古老而又崭新的课题。由于吸附机理甚为复杂，所以

吸附原理的研究虽历史悠久，但其广泛应用于生产还是近几十年的事。近年来由

于科学技术的发展，尽管吸附机理的研究还不完善，但很多吸附过程在工业和科

学试验中已获得广泛的应用，不仅在化学工业中已发展成一种必不可少的单元操

作过程，而且在其他工程领域也有很强的实用性，尤其在环境治理过程中已成为

一门独特的技术，在废水、废气的治理中已有广泛的应用。

吸附是由于吸附剂和吸附质分子间的作用力引起的，根据作用力的不同，可

分为物理吸附和化学吸附。物理吸附主要靠分子间的范德华力，把吸附质吸附在

吸附剂表面，是可逆过程，只能暂时阻挡污染而不能消除污染。当吸附条件改变，

如降低气相中吸附质的分压力或提高被吸附气体的温度，吸附质会迅速解吸。因

此，低温对物理吸附是有利的。化学吸附是依靠固体表面与吸附气体分子间的化

学键力，是化学作用的结果，其作用力大大超过物理吸附的范德华力，往往是不

可逆的过程，而且，化学吸附速度会随着温度的升高而增加。通常情况下，挥发

性物质的分子与吸附剂起化学反应而生成非挥发性的物质，这种机理可使得低沸

点的物质如甲醛被吸附掉。值得注意的是，同一物质在较低温度下可能发生物理

吸附，而在较高温度下往往发生化学吸附，也可能两种吸附方式同时发生。

常见吸附剂

活性炭

活性炭是利用木炭、木屑、椰子壳一类的坚实果壳、果核及优质煤等做原料，

经过高温炭化，并通过物理和化学方法，采用活化、酸性、漂洗等一系列工艺而

制成的黑色、无毒、无味的物质。其比表面积一般在500m2/g~1700m2/g之

间，高度发达的孔隙结构——毛细管构成一个强大吸附力场。当气体污染物碰

到毛细管时，活性炭孔周围强大的吸附力场会立即将气体分子吸入孔内，达到净

化空气的作用。

活性氧化铝

活性氧化铝为γ型氧化铝，一种多孔性物质，每克的内表面积高达数百平方

米，在石油炼制和石油化工中是常用的吸附剂、催化剂和催化剂载体；在工业上

是变压器油、透平油的脱酸剂，还用于色层分析；在实验室是中性强干燥剂。

硅胶

硅胶的主要成分是二氧化硅，根据其孔径的大小分为：大孔硅胶、粗孔硅胶、

B型硅胶、细孔硅胶。由于孔隙结构的不同，其吸附性能各有特点。粗孔硅胶在

相对湿度高的情况下有较高的吸附量，细孔硅胶则在相对湿度较低的情况下吸附

量高于粗孔硅胶，而B型硅胶由于孔结构介于粗、细孔之间，其吸附量也介于

粗、细孔之间。大孔硅胶一般用作催化剂载体、消光剂、牙膏磨料等。

分子筛

分子筛是一种硅铝酸盐，主要由硅铝通过氧桥连接组成空旷的骨架结构，在

结构中有很多孔径均匀的孔道和排列整齐、内表面积很大的空穴。此外还含有电

价较低而离子半径较大的金属离子和化合态的水。由于水分子在加热后连续地失

去，但晶体骨架结构不变，形成了许多大小相同的空腔，空腔又有许多直径相同

的微孔相连，比孔道直径小的物

质分子吸附在空腔内部，而把比孔道大的分子排斥在外，从而使不同大小形

状的分子分开，直到筛选分子的作用，因而称作分子筛。

沸石和分子筛都是一富含水的K、Na、Ca、Ba的硅铝酸盐。从化学成分上说是

一样的。结构上也差不多，他们的主要区别是在用途上，沸石一般是天然的，孔

径大小不一，只要有空泡就可以防止爆沸。而分子筛的功能要高级得多，比如筛

选分子、做催化剂、缓释催化剂等，因而对孔径有一定的要求，经常是人工合成

的。

活性炭纤维

活性炭主要被加工成颗粒状或粉末状，只有当活性炭的孔隙结构略大于有害

气体分子的直径，能够让有害气体分子完全进入的情况下（过大或过小都不行），

才能达到最佳的吸附效果。目前粉末状活性炭逐渐被活性炭纤维取代。活性炭纤

维一般是用天然纤维或人造有机化学纤维经过炭化制成，其主要成分由碳原子组

成。碳原子主要以类似石墨微晶片、乳层堆叠的形