西安活性炭掺杂二氧化钛的介电研究

　　活性炭掺杂二氧化钛的介电研究

　　本文介绍了活性炭与二氧化钛混合的介电研究TiO 2不同摩尔比压丸中的介电响应研究将样品置于氮气和氦气氛中，并在50个Hz至5MHz从室温到723K研究复合材料的电性能。

　　二氧化钛因其物理化学性质而被广泛研究，使其成为各种应用的合适材料(。它是一种光敏半导体，吸收近紫外线区域的电磁辐射，化学性质非常稳定。由于上述特点，它是*常用的光催化剂，目前用于水净化过程中有机分子的降解。它还被用作白色颜料、防腐涂料、气体传感器，通常用于陶瓷工业。该化合物有三个晶相：金红石（四方结构）、锐钛矿（八面结构）和板钛矿（斜方晶结构）。根据静电价格原理的要求，每个氧原子由三个八面体共享。对于二氧化钛掺杂活性炭，已证明活性炭适合作为外部原子，其中掺入3.2eV(纯钛矿)带隙至2.32eV(碳掺杂相)所需的波长已增加到535纳米。因此，与活性炭混合的二氧化钛比纯二氧化钛更有效。因为这个报告中的活性炭TiO 2的影响基体也预计会影响材料的介电性能。因此，本文研究了碳杂质对氧化钛电性能的影响，从商业粉末和不同摩尔分数的活性炭中实现了该复合材料的电性能。

　　实验程序

　　为了制备与活性炭样品混合的TiO 2，使用TiO 2纯度为99.5%的锐钛矿相粒径为21nm活性炭粉。化学计量计算已经计算并获得X = 0.09,0.04,0.03和0.摩尔分数02所需的量。过程结束后，将前体手工浸泡在玛瑙研钵中约3小时，直至均匀。在室温下将获得的化合物压制成液压机中的丸剂形式。分光计中复合材料的红外光谱FTIR标记Shimadzu Prestige 21上用含有样哙�平衡。在pH活性炭对水溶液中吡啶的吸附能力*高。因此，选择该pH研究活性炭上吡啶的吸附率。

　　初始吡啶浓度从20到10000mg / L不等。吡啶溶液与活性炭颗粒保持接触，直至达到平衡。定期测量溶液pH值，并通过适当添加0.01和0.1M的HCl和NaOH保持溶液恒定。达到平衡后，溶液中吡啶的浓度通过分光光度法测定，平衡吸附的吡啶质量通过使吡啶的质量平衡计算。在之前没有活性炭的运行中，证明吡啶不吸附在尼龙袋上。

　　测定水溶液中吡啶浓度

　　通过UV-水溶液中测定水溶液中吡啶的浓度。UV-24960分光光度计.5nm吡啶溶液的吸光啶溶液的吸光度。因此，浓度范围为10-50mg / L样品的吡啶浓度由五种标准吡啶溶液制备的校准曲线(吸光对浓度)估算。

　　获取吸附数据的方法

　　利用旋转篮式批次吸附器获得吡啶在活性炭上的吸附浓度分布。吸附器1L三颈反应烧瓶和叶片由不锈钢篮的叶轮组成。将吡啶溶液倒入吸附器中，将活性炭颗粒放入连接到变速电机的轴上的不锈钢网篮中。将吸附器部分浸入恒温浴中。

　　适当混合0.01N HCl和NaOH溶液来制备pH = 10的溶液(800-980mL)并加入吸附器。活性炭(1-5g)篮子放在几个转速条件(100，150，200rpm)下。适当添加0.01和0.1N NaOH控制溶液的溶液pH。直到温度和活性炭保持接触pH保持恒定。然后关闭搅拌器，迅速将已知浓度提高到pH = 将吡啶溶液等分样品倒入吸附剂溶液中，以获得所需的初始浓度。溶液后，溶液总体积为1L。立即启动叶轮电机和计时器。用pH对溶液进行监测pH以上调整值。加入的NaOH溶液总体积小于2mL，占总体积的0.1%。定期取样溶液(5)mL)并分析确定吡啶浓度。取样时间分别为0、1、3、5、10、15、20、25、30、40、60、90、150和180分钟。取样后立即加5mL补充溶液使吸附剂溶液(1)L)总体积保持恒定。补充溶液的浓度是平衡初始浓度和*终浓度的平均值。添加剂的目的是取代样品中取出的吡啶的质量。

　　图像处理和数值解决方案

　　用2400倍放大倍数扫描电子显微镜检查活性炭的形状。图像用图像处理工具箱处理。程序如下。首先，通过将灰度转化为灰度(从0(黑色)到255(白色)，可以改善黑暗照区域的对比度。假设这些代表孔隙占据的部分，浅色区域与固体基质(活性炭)有关。这个想法是，每个象素的灰度值被跟踪(来自黑色)并积累以获得体积分数 ε γ 暗像素。其次，所有具有等于或小于阈值的像素都被转换为白色(被孔占据的空间)，而具有较高值的像素则被转换为黑色(实心矩阵)。*后，应用滤波器来增强轮廓的定义。该程序允许我们获得*终的二值图像，其中白色和总像素之间的比例等于活性炭的孔隙率。事实上，来自SEM显微照片的处理图像提供了解决闭合问题的领域。

　　从整个研究来看，活性炭吸附吡啶的浓度衰减曲线。发现总有效扩散系数是吡啶浓度平衡时的增加函数，主要是由于有效的表面扩散比孔体积扩散做出了更大的贡献。此外，点表面扩散系数可以通过使用简单的微结构几何模型粗略估计。