微波辅助制备TiO 2 /CNTs复合材料及可见光光催化性能研究

发布时间：2021-10-29 19:11

　　在解决日益严重的环境污染问题中,光催化技术占有重要的位置。光催化技术可使得化学反应在常温常压下进行且反应无二次污染。在众多的半导体光催化剂中,TiO2以其活性高、热性能好、低价而备受人们关注。但TiO2仍存在光响应范围窄、光生电子和空穴复合率高等缺陷,这些缺陷都极大地限制了TiO2在工业领域的大规模应用。为解决这个问题,研究人员提出了很多可行的TiO2改性方法。此外,微波加热可实现分子水平上的加热,具有加热迅速、均匀、产物形态和颗粒可控合成等诸多优点。本文采用微波辅助加热的方法,通过制备TiO2/碳纳米管复合材料,利用碳纳米管与二氧化钛的协同作用,增强TiO2光催化活性。本文的主要工作分为以下几个部分：（1）使用H2O2和HNO3混合溶液,在微波加热条件下预处理碳纳米管,以去除碳纳米管中无定形碳、碳纳米颗粒等杂质。纯碳纳米管表面光滑,悬挂键极少,很难与基体键合,通过H2O2和HNO3混合溶液预处理后,碳纳米管表面带有更多羧基或者羟基,FESEM图谱可以看出预处理后的碳纳米管分散性提高,表面缠结现象得到改善。（2）采用价格低廉的（NH4）2TiF6为钛源,硼酸为F-消耗剂,碳纳米管为Ti... 

【文章来源】：东华大学上海市 211工程院校 教育部直属院校

【文章页数】：74 页

【学位级别】：硕士

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摘要
ABSTRACT
1. 前言
    1.1 纳米TIO_2光催化材料
        1.1.1 TiO_2的晶体结构
        1.1.2 TiO_2的能带结构
        1.1.3 TiO_2的光催化原理
        1.1.4 影响TiO_2光催化效率的因素
        1.1.5 TiO_2的改性研究
    1.2 碳纳米管负载TIO_2的制备研究
        1.2.1 碳纳米管的发现与结构特征
        1.2.2 碳纳米管的纯化
        1.2.3 TiO_2/CNTs复合材料的制备
    1.3 微波辐射加热
        1.3.1 微波辐射加热原理
        1.3.2 微波液相合成法的分类
        1.3.3 微波法在制备纳米材料领域中的应用
    1.4 课题的研究意义和内容
        1.4.1 课题的研究意义
        1.4.2 课题的研究内容
2. 实验部分
    2.1 实验材料和药品
        2.1.1 实验材料
        2.1.2 实验药品
        2.1.3 主要实验仪器
    2.2 实验方法
        2.2.1 碳纳米管的纯化与预处理
        2.2.2 预处理后的碳纳米管负载二氧化钛
        2.2.3 模拟有机污染物染料溶液的制备
    2.3 测试方法
        2.3.1 X射线衍射(XRD)测试
        2.3.2 场发射扫描电子显微镜(FESEM)测试
        2.3.3 高分辨率透射电子显微镜(TEM)测试
        2.3.4 X射线能谱仪(EDS)
        2.3.5 拉曼光谱
        2.3.6 紫外-可见吸收光谱
        2.3.7 光催化性能测试
3. 结果与讨论
    3.1 碳纳米管的预处理与纯化
        3.1.1 CNTs的预处理与纯化方法
        3.1.2 预处理前后CNTs的FESEM图
        3.1.3 预处理前后CNTs的XRD表征
        3.1.4 预处理前后CNTs负载TiO_2的FESEM图
    3.2 TIO_2/CNTs的制备与表征
        3.2.1 反应机理
        3.2.2 CNTs、纯TiO_2并TiO_2/CNTs的XRD表征
        3.2.3 CNTs、纯TiO_2和TiO_2/CNTs的FESEM图
        3.2.4 TiO_2/CNTs的EDS分析
        3.2.5 TiO_2/CNTs的TEM测试
        3.2.6 TiO_2/CNTs的拉曼光谱分析
        3.2.7 TiO_2/CNTs的紫外-可见漫反射分析
    3.3 反应条件对TIO_2/CNTs制备效果的影响
        3.3.1 H_3BO_3/(NH_4)_2TiF_6比例对TiO_2/CNTs制备的影响
        3.3.2 微波制备温度对TiO_2/CNTs制备的影响
        3.3.3 微波制备时间对TiO_2/CNTs制备的影响
        3.3.4 H_3BO_3和(NH_4)_2TiF_6浓度对TiO_2/CNTs制备的影响
        3.3.5 pH对TiO_2/CNTs制备的影响
    3.4 TIO_2/CNTs光催化性能研究
        3.4.1 TiO_2/CNTs光催化机理
        3.4.2 H_3BO_3/(NH_4)_2TiF_6比例对TiO_2/CNTs光催化性能的影响
        3.4.3 微波制备温度对TiO_2/CNTs光催化性能的影响
        3.4.4 微波制备时间对TiO_2/CNTs光催化性能的影响
        3.4.5 H_3BO_3和(NH_4)_2TiF_6浓度对TiO_2/CNTs光催化性能的影响
        3.4.6 染料浓度对TiO_2/CNTs光催化性能的影响
4 结论
参考文献
攻读学位期间发表的论文
致谢


【参考文献】：
期刊论文
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[8]微波法制备无机纳米材料的研究进展[J]. 关英勋,房大维,陈林,刘兴芝.  化工时刊. 2004(06)
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[10]液相沉积法制备光催化活性掺铁TiO2薄膜[J]. 周磊,刘昌,赵文宽,胡翎,方佑龄.  催化学报. 2003(05)

博士论文
[1]负载型纳米TiO2复合光催化剂的合成及应用研究[D]. 陈金媛.浙江大学 2005



本文编号：3465242