活性炭摻雜二氧化鈦的(de)介電(dian)研(yan)究

　　本文介(jie)紹了(le)活性炭與二(er)氧化鈦混(hun)合的介(jie)電研(yan)究TiO 2不(bu)同摩爾比壓(ya)丸(wan)中(zhong)的介(jie)電響應(ying)研(yan)究將樣品置于氮氣和氦氣氛(fen)中(zhong)，并在50個(ge)Hz至5MHz從室溫到723K研(yan)究復合材料(liao)的電性能(neng)。

　　二(er)氧(yang)化(hua)(hua)(hua)鈦(tai)(tai)(tai)因(yin)(yin)其(qi)物(wu)理化(hua)(hua)(hua)學(xue)性質而被(bei)(bei)廣泛研(yan)究(jiu)，使其(qi)成為各(ge)種應用的(de)(de)(de)(de)合(he)(he)(he)(he)適材(cai)料(。它是一種光敏半導(dao)體，吸收近紫外線區域的(de)(de)(de)(de)電磁輻(fu)射，化(hua)(hua)(hua)學(xue)性質非常穩定。由(you)于(yu)上述特點，它是*常用的(de)(de)(de)(de)光催化(hua)(hua)(hua)劑，目前用于(yu)水凈化(hua)(hua)(hua)過程中有(you)機分(fen)子的(de)(de)(de)(de)降解。它還被(bei)(bei)用作白色顏料、防腐涂料、氣體傳感(gan)器，通常用于(yu)陶瓷工業(ye)。該化(hua)(hua)(hua)合(he)(he)(he)(he)物(wu)有(you)三個晶相：金(jin)紅石（四(si)方結(jie)構）、銳鈦(tai)(tai)(tai)礦（八面(mian)結(jie)構）和板鈦(tai)(tai)(tai)礦（斜方晶結(jie)構）。根據靜(jing)電價格原理的(de)(de)(de)(de)要求(qiu)，每(mei)個氧(yang)原子由(you)三個八面(mian)體共享。對(dui)于(yu)二(er)氧(yang)化(hua)(hua)(hua)鈦(tai)(tai)(tai)摻雜(za)(za)活(huo)性炭(tan)(tan)(tan)，已證明活(huo)性炭(tan)(tan)(tan)適合(he)(he)(he)(he)作為外部原子，其(qi)中摻入3.2eV(純鈦(tai)(tai)(tai)礦)帶隙(xi)至2.32eV(碳摻雜(za)(za)相)所需的(de)(de)(de)(de)波長已增加到535納(na)米(mi)。因(yin)(yin)此(ci)，與活(huo)性炭(tan)(tan)(tan)混合(he)(he)(he)(he)的(de)(de)(de)(de)二(er)氧(yang)化(hua)(hua)(hua)鈦(tai)(tai)(tai)比純二(er)氧(yang)化(hua)(hua)(hua)鈦(tai)(tai)(tai)更(geng)有(you)效。因(yin)(yin)為這(zhe)個報(bao)告(gao)中的(de)(de)(de)(de)活(huo)性炭(tan)(tan)(tan)TiO 2的(de)(de)(de)(de)影響(xiang)(xiang)基體也預計(ji)會(hui)影響(xiang)(xiang)材(cai)料的(de)(de)(de)(de)介(jie)電性能(neng)。因(yin)(yin)此(ci)，本文研(yan)究(jiu)了碳雜(za)(za)質對(dui)氧(yang)化(hua)(hua)(hua)鈦(tai)(tai)(tai)電性能(neng)的(de)(de)(de)(de)影響(xiang)(xiang)，從(cong)商(shang)業(ye)粉末和不同摩爾分(fen)數的(de)(de)(de)(de)活(huo)性炭(tan)(tan)(tan)中實現了該復合(he)(he)(he)(he)材(cai)料的(de)(de)(de)(de)電性能(neng)。

　　實驗程序

　　為(wei)(wei)了制備(bei)與活(huo)性炭(tan)樣品(pin)混合的(de)TiO 2，使用(yong)TiO 2純度為(wei)(wei)99.5%的(de)銳鈦(tai)礦相粒徑為(wei)(wei)21nm活(huo)性炭(tan)粉(fen)。化(hua)學(xue)計(ji)量計(ji)算已經計(ji)算并(bing)獲(huo)得X = 0.09,0.04,0.03和0.摩(mo)爾分(fen)數02所需的(de)量。過程結束后，將前體(ti)手工浸(jin)泡(pao)在瑪瑙研(yan)缽中約3小時，直至均勻。在室溫下將獲(huo)得的(de)化(hua)合物壓制成液(ye)壓機中的(de)丸(wan)劑形式。分(fen)光計(ji)中復合材料的(de)紅外光譜FTIR標(biao)記Shimadzu Prestige 21上用(yong)含有樣噲?平衡。在pH活(huo)性炭(tan)對水(shui)溶(rong)液(ye)中吡(bi)啶的(de)吸附(fu)能力*高。因此，選擇該(gai)pH研(yan)究活(huo)性炭(tan)上吡(bi)啶的(de)吸附(fu)率。

　　初始吡(bi)啶(ding)(ding)濃(nong)度從20到10000mg / L不(bu)(bu)等(deng)。吡(bi)啶(ding)(ding)溶(rong)液與活性炭顆粒保(bao)持接觸，直(zhi)至(zhi)達(da)(da)到平(ping)衡(heng)。定(ding)(ding)(ding)期測量溶(rong)液pH值，并(bing)通過(guo)(guo)適當(dang)添加0.01和0.1M的HCl和NaOH保(bao)持溶(rong)液恒定(ding)(ding)(ding)。達(da)(da)到平(ping)衡(heng)后(hou)，溶(rong)液中吡(bi)啶(ding)(ding)的濃(nong)度通過(guo)(guo)分光(guang)光(guang)度法(fa)測定(ding)(ding)(ding)，平(ping)衡(heng)吸附(fu)的吡(bi)啶(ding)(ding)質量通過(guo)(guo)使吡(bi)啶(ding)(ding)的質量平(ping)衡(heng)計算(suan)。在之(zhi)前沒有活性炭的運(yun)行中，證(zheng)明吡(bi)啶(ding)(ding)不(bu)(bu)吸附(fu)在尼龍袋上。

　　測定(ding)水(shui)溶液中吡啶濃度(du)

　　通過UV-水(shui)溶液(ye)中測定水(shui)溶液(ye)中吡(bi)啶的(de)濃(nong)(nong)度(du)。UV-24960分光光度(du)計.5nm吡(bi)啶溶液(ye)的(de)吸光啶溶液(ye)的(de)吸光度(du)。因此，濃(nong)(nong)度(du)范圍為10-50mg / L樣品(pin)的(de)吡(bi)啶濃(nong)(nong)度(du)由五種(zhong)標(biao)準吡(bi)啶溶液(ye)制備的(de)校準曲線(吸光對(dui)濃(nong)(nong)度(du))估(gu)算。

　　獲取(qu)吸(xi)附數據的方法

　　利用旋轉籃(lan)式批次吸附(fu)器獲得吡啶在活性炭(tan)上的吸附(fu)濃度分(fen)(fen)布。吸附(fu)器1L三頸反應(ying)燒瓶和(he)葉片由不(bu)銹鋼籃(lan)的葉輪組成。將吡啶溶液倒入吸附(fu)器中，將活性炭(tan)顆粒放入連接到變速(su)電機(ji)的軸上的不(bu)銹鋼網籃(lan)中。將吸附(fu)器部分(fen)(fen)浸入恒溫浴中。

　　適當混合(he)0.01N HCl和(he)(he)NaOH溶(rong)(rong)(rong)液(ye)(ye)(ye)(ye)(ye)來制備(bei)pH = 10的溶(rong)(rong)(rong)液(ye)(ye)(ye)(ye)(ye)(800-980mL)并加(jia)入(ru)吸附(fu)器(qi)(qi)。活性炭(tan)(tan)(1-5g)籃(lan)子放在(zai)幾個(ge)轉速條件(100，150，200rpm)下。適當添加(jia)0.01和(he)(he)0.1N NaOH控制溶(rong)(rong)(rong)液(ye)(ye)(ye)(ye)(ye)的溶(rong)(rong)(rong)液(ye)(ye)(ye)(ye)(ye)pH。直到溫度(du)和(he)(he)活性炭(tan)(tan)保(bao)持接(jie)觸pH保(bao)持恒(heng)定。然后關閉攪拌器(qi)(qi)，迅速將已知濃(nong)度(du)提(ti)高到pH = 將吡(bi)啶溶(rong)(rong)(rong)液(ye)(ye)(ye)(ye)(ye)等分樣(yang)(yang)品(pin)倒入(ru)吸附(fu)劑溶(rong)(rong)(rong)液(ye)(ye)(ye)(ye)(ye)中，以獲(huo)得所需的初(chu)始濃(nong)度(du)。溶(rong)(rong)(rong)液(ye)(ye)(ye)(ye)(ye)后，溶(rong)(rong)(rong)液(ye)(ye)(ye)(ye)(ye)總體(ti)(ti)積(ji)為1L。立即(ji)啟動葉(xie)輪電(dian)機和(he)(he)計時器(qi)(qi)。用(yong)pH對溶(rong)(rong)(rong)液(ye)(ye)(ye)(ye)(ye)進行監(jian)測pH以上調整(zheng)值。加(jia)入(ru)的NaOH溶(rong)(rong)(rong)液(ye)(ye)(ye)(ye)(ye)總體(ti)(ti)積(ji)小于2mL，占總體(ti)(ti)積(ji)的0.1%。定期取(qu)(qu)樣(yang)(yang)溶(rong)(rong)(rong)液(ye)(ye)(ye)(ye)(ye)(5)mL)并分析(xi)確定吡(bi)啶濃(nong)度(du)。取(qu)(qu)樣(yang)(yang)時間分別為0、1、3、5、10、15、20、25、30、40、60、90、150和(he)(he)180分鐘。取(qu)(qu)樣(yang)(yang)后立即(ji)加(jia)5mL補充(chong)溶(rong)(rong)(rong)液(ye)(ye)(ye)(ye)(ye)使吸附(fu)劑溶(rong)(rong)(rong)液(ye)(ye)(ye)(ye)(ye)(1)L)總體(ti)(ti)積(ji)保(bao)持恒(heng)定。補充(chong)溶(rong)(rong)(rong)液(ye)(ye)(ye)(ye)(ye)的濃(nong)度(du)是平衡初(chu)始濃(nong)度(du)和(he)(he)*終(zhong)濃(nong)度(du)的平均(jun)值。添加(jia)劑的目的是取(qu)(qu)代樣(yang)(yang)品(pin)中取(qu)(qu)出的吡(bi)啶的質(zhi)量。

　　圖像處理和數值解決方(fang)案

　　用2400倍放大倍數(shu)(shu)掃(sao)描電子顯微(wei)鏡檢查活性炭(tan)的形狀(zhuang)。圖(tu)(tu)像用圖(tu)(tu)像處(chu)理工具箱處(chu)理。程(cheng)序如下。首先(xian)，通過將(jiang)灰(hui)(hui)度(du)(du)轉化為(wei)(wei)灰(hui)(hui)度(du)(du)(從(cong)0(黑(hei)(hei)色(se)(se))到255(白(bai)色(se)(se))，可以改善黑(hei)(hei)暗(an)照區域(yu)(yu)的對(dui)比度(du)(du)。假設這些代(dai)表(biao)孔(kong)隙占(zhan)據(ju)的部分，淺色(se)(se)區域(yu)(yu)與(yu)固體(ti)基質(活性炭(tan))有關。這個想(xiang)法是(shi)，每個象素的灰(hui)(hui)度(du)(du)值(zhi)被(bei)跟(gen)蹤(來自黑(hei)(hei)色(se)(se))并積(ji)累以獲得(de)體(ti)積(ji)分數(shu)(shu) ε γ 暗(an)像素。其次，所有具有等于或小于閾值(zhi)的像素都被(bei)轉換為(wei)(wei)白(bai)色(se)(se)(被(bei)孔(kong)占(zhan)據(ju)的空間(jian))，而具有較高(gao)值(zhi)的像素則(ze)被(bei)轉換為(wei)(wei)黑(hei)(hei)色(se)(se)(實心矩陣)。*后，應用濾波器來增強輪廓的定義。該程(cheng)序允許我們獲得(de)*終的二值(zhi)圖(tu)(tu)像，其中白(bai)色(se)(se)和總像素之(zhi)間(jian)的比例等于活性炭(tan)的孔(kong)隙率。事實上，來自SEM顯微(wei)照片(pian)的處(chu)理圖(tu)(tu)像提供了解決閉(bi)合問題(ti)的領域(yu)(yu)。

　　從整個研究來看，活性炭吸附吡啶的濃度衰減(jian)曲(qu)線。發現總有效擴(kuo)散(san)系數(shu)是吡啶濃度平衡時的增加函數(shu)，主要(yao)是由(you)于(yu)有效的表面擴(kuo)散(san)比孔體積擴(kuo)散(san)做出了更大的貢獻。此外(wai)，點表面擴(kuo)散(san)系數(shu)可以通過使用簡單的微結構幾何模型粗略(lve)估計。