二氧化钛及其石墨烯复合材料的合成和性能研究
本文关键词: 二氧化钛 光催化活性 高能面 氧化石墨烯 水热法 出处:《哈尔滨工业大学》2015年硕士论文 论文类型:学位论文
【摘要】:近几年来,随着对轻质新能源以及环境污染处理的需求,光催化材料受到了广泛的关注和研究。Ti O2因其具有廉价、无毒、化学稳定性良好等特性被广泛的用作光催化剂,它不仅在降解污水中的有机污染物和空气净化等方面有重要的应用价值,而且它在光解水制氢方面也获得了深入的研究。然而,由于二氧化钛的禁带宽度较大(锐钛矿相的禁带宽度为3.2e V,而金红石相的禁带宽度为3.0e V),因而只能吸收波长小于380nm以下的紫外光,使光催化性能受到了极大的限制。另外,当二氧化钛光催化剂吸收太阳光时,被紫外光所激发而生成的部分电子和空穴对在催化剂内部迅速复合,成为了限制光催化活性的另一个重要的因素。因而,合成较窄的禁带宽度而且还能够有效的抑制光生电子-空穴对的复合的Ti O2催化剂仍然是一个极具挑战性的科研难题。目前广泛采用的方法如在Ti O2中掺入贵金属粒子、金属氧化物、碳纳米材料,通过调节Ti O2形貌使其暴露出高活性的晶面等,有效的提高了光催化活性。本论文通过有效的控制Ti O2形貌使其暴露高能面和与石墨烯复合等方式来提高Ti O2的光催化活性。具体研究内容如下:(1)通过调控反应时间、反应物的浓度、反应釜体压强、反应温度实验变量,研究的实验条件的变化对Ti O2的形貌的影响,进一步优化实验参数,合成理想的Ti O2颗粒。(2)用水热法通过盐酸和氢氟酸的共同作用合成具有不同比例{001}和{100}晶面的二氧化钛,比较{001}和{100}晶面比例的不同对二氧化钛的光催化活性的影响,进一步确定{001}和{100}晶面的活性顺序。(3)用一步水热法和两步水热法合成了暴露高能面的二氧化钛和石墨烯复合材料,通过石墨烯导电网络增加电子迁移率,进而提高了复合结构的光催化性能。
[Abstract]:In recent years, with the demand for light new energy and environmental pollution treatment, photocatalytic materials have received extensive attention and research. TIO 2 has been widely used as photocatalyst because of its cheap, non-toxic, good chemical stability and other characteristics. It not only has important application value in degradation of organic pollutants in sewage and air purification, but also has been deeply studied in photodissociation of water for hydrogen production. Because the bandgap of titanium dioxide is larger (3.2e V for anatase phase and 3.0 EV for rutile phase), it can only absorb ultraviolet light with wavelength less than 380 nm, so the photocatalytic performance is greatly restricted. When TIO _ 2 photocatalyst absorbs sunlight, some electrons and holes generated by ultraviolet light recombine rapidly inside the catalyst, which becomes another important factor limiting photocatalytic activity. The synthesis of complex TIO _ 2 catalysts with narrow band gap and effective inhibition of photogenerated electron-hole pairs is still a very challenging research problem. At present, widely used methods such as doping noble metal particles into TIO _ 2 are very challenging. Metal oxides, carbon nanomaterials, which expose highly active crystal surfaces by adjusting the morphology of TIO 2, In this paper, the photocatalytic activity of TIO _ 2 was improved by controlling the morphology of TIO _ 2 to expose high-energy surface and recombination with graphene. The influence of the concentration of reactants, the pressure of the reactor, the experimental variables of reaction temperature and the experimental conditions studied on the morphology of TIO _ 2 was studied, and the experimental parameters were further optimized. The ideal TIO 2 particles were synthesized by hydrothermal method through the interaction of hydrochloric acid and hydrofluoric acid to synthesize titanium dioxide with different proportions of {001} and {100} crystal planes. The effects of {001} and {100} crystal planes on the photocatalytic activity of titanium dioxide were compared. The active order of {001} and {100} faces was further determined.) Titanium dioxide and graphene composites exposed to high energy surfaces were synthesized by one-step hydrothermal method and two-step hydrothermal method. The electron mobility was increased by graphene conductive network. Furthermore, the photocatalytic performance of the composite structure was improved.
【学位授予单位】:哈尔滨工业大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2015
【分类号】:TB332
【相似文献】
相关期刊论文 前10条
1 ;日本市场二氧化钛供不应求[J];氯碱工业;2000年10期
2 ;英成功从二氧化钛直接提取钛[J];氯碱工业;2000年12期
3 ;2000年世界二氧化钛供应趋紧[J];天津化工;2000年02期
4 ;二氧化钛的制备[J];无机盐工业;2001年01期
5 吴永庆;二氧化钛的制造[J];化学世界;1956年12期
6 丁宝桐;;日本二氧化钛提价[J];无机盐工业;1983年03期
7 丁宝桐;我国急于想进口二氧化钛[J];无机盐工业;1985年03期
8 张焕臻;泰国将建成一座二氧化钛厂[J];有色冶炼;1986年06期
9 陆山南;;世界二氧化钛的生产厂家简介[J];中国涂料;1987年03期
10 ;黑色氧化钛粉末的制备[J];无机盐工业;1995年04期
相关会议论文 前10条
1 王乐飞;杨志宁;张昭;;超声洗涤水合二氧化钛的研究[A];第一届全国化学工程与生物化工年会论文摘要集(上)[C];2004年
2 林海;胡永平;;超细非金属矿物颗粒表面包覆二氧化钛膜的机理[A];中国颗粒学会2002年年会暨海峡两岸颗粒技术研讨会会议论文集[C];2002年
3 姚礼峰;邓江峰;沈强;张联盟;;厚度可控的二氧化钛中空微球的制备[A];中国化学会第二十五届学术年会论文摘要集(上册)[C];2006年
4 王艳丽;王佳;卢琼;陈欣欣;张海娇;焦正;;纳米二氧化钛的表面荧光修饰及应用[A];中国化学会第26届学术年会化学生物分会场论文集[C];2008年
5 孙庆文;林原;;快速制备具有颗粒填充的二氧化钛管阵列应用于高效染料敏化太阳能电池[A];第十三届全国太阳能光化学与光催化学术会议学术论文集[C];2012年
6 雷万华;王雪松;张宝文;;抗坏血酸表面修饰的二氧化钛纳米颗粒的光动力活性研究[A];中国化学会第27届学术年会第12分会场摘要集[C];2010年
7 张学军;张雅心;莫瑶;;介孔碳/二氧化钛复合材料的制备[A];第22届炭—石墨材料学术会论文集[C];2010年
8 王远;刘卫军;谢峥;桂琳琳;唐有祺;;光诱导超亲水性氧化钛复合膜的研究[A];2000'全国光催化学术会议论文集[C];2000年
9 马跃东;;晶型、粒径及复合比例可控的纳米二氧化钛制备技术及应用[A];建设小康与高技术产业化——中国科协2003年学术年会第35分会场论文集[C];2003年
10 黄朝章;崔超;李佳;胡斌;;新型氧化钛中空膜的合成、表征及其在痕量元素分析中的应用[A];中国化学会第26届学术年会分析化学分会场论文集[C];2008年
相关重要报纸文章 前10条
1 张海波;日本市场二氧化钛供不应求[N];中国化工报;2000年
2 文欣;世界二氧化钛市场恢复性增长[N];中国化工报;2003年
3 肖化;全球二氧化钛市场需求强劲[N];中国化工报;2004年
4 ;2004年二氧化钛市场将出现强劲反弹[N];中国石油报;2003年
5 飘尘;2006年世界二氧化钛需求平稳[N];中国有色金属报;2006年
6 李港;全球二氧化钛货紧价升[N];国际商报;2003年
7 中塑;亚洲塑料用二氧化钛需求增长最快[N];国际商报;2003年
8 张海波;日本拟提高氧化钛出口价格[N];国际经贸消息;2002年
9 饶兴鹤;全球二氧化钛市场炙手可热[N];中国化工报;2006年
10 王军;全球二氧化钛市场需求年增速2%-3%[N];广东建设报;2007年
相关博士学位论文 前10条
1 华浩;基于二氧化钛团聚球的异质结纳米材料的合成及催化研究[D];重庆大学;2015年
2 邹晓新;多孔二氧化钛材料的制备、微结构调控及性能研究[D];吉林大学;2011年
3 王万丽;氮氧化钛制备及其在氧电极中应用研究[D];上海交通大学;2012年
4 和东亮;掺杂改性的二氧化钛纳米材料的光催化性能研究[D];吉林大学;2008年
5 罗燕;基于天然纤维素物质的二氧化钛纳米复合材料的制备及性质研究[D];浙江大学;2015年
6 杨颖;工业钛液制备铁掺杂硫酸化多孔二氧化钛及其机理研究[D];成都理工大学;2012年
7 莫丽玢;氢在二氧化钛中的行为研究[D];北京科技大学;2015年
8 张阳;基于过氧化钛体系钛基功能化材料的可控合成及其应用[D];中国科学院研究生院(理化技术研究所);2009年
9 李玮琨;二氧化钛结构和催化性质的密度泛函理论研究[D];华东理工大学;2014年
10 王锦标;离子注入与真空退火对氧化钛薄膜结构和抗凝血性能影响[D];西南交通大学;2011年
相关硕士学位论文 前10条
1 柳涛;纳米二氧化钛/硅藻土复合材料的制备及其光催化性能研究[D];河北大学;2015年
2 贺天成;纳米二氧化钛复合材料的制备及其性能研究[D];燕山大学;2015年
3 刘大伟;二氧化钛包覆云母氧化铁颜料的制备及其性能研究[D];中国地质大学(北京);2015年
4 盛世玉;亚氧化钛阴极用于微生物电解去除酸性红B的效能研究[D];哈尔滨工业大学;2015年
5 杨健林;二氧化钛及其石墨烯复合材料的合成和性能研究[D];哈尔滨工业大学;2015年
6 常建兵;贵金属—氧化物纳米复合体的制备表征及应用研究[D];苏州大学;2015年
7 陈周丽;基于静电纺丝法制备阶层式多孔二氧化钛基纳米复合纤维及其光催化性能研究[D];杭州师范大学;2015年
8 刘辉晖;生物分级构造二氧化钛及其光催化性能研究[D];上海交通大学;2011年
9 余江涛;纤维级二氧化钛表面改性研究[D];江南大学;2005年
10 孔祥荣;纳米二氧化钛的制备、表征及其与牛血清蛋白的相互作用研究[D];广西师范大学;2004年
,本文编号:1513735
本文链接:https://www.wllwen.com/kejilunwen/cailiaohuaxuelunwen/1513735.html