聚苯酚-二氧化钛复合材料的制备及其可见光催化性能研究
发布时间：2022-01-10 14:27
TiO2因具有化学性质稳定,良好的生物相容性,制备工艺成熟,价格低廉以及优异的光学特性而备受关注。但是,TiO2是宽禁带半导体,只能吸收紫外区域的光波,在一定程度上限制了TiO2在现实中的应用。因此为了拓宽TiO2在可见光区域的吸收范围,将TiO2与其他材料复合,可提高TiO2对可见光的利用效率。TiO2不仅可以催化降解有机染料,也可用于杀菌抗癌,在生物医学领域具有较好的应用前景,但是其杀菌抗癌特性只限于在紫外光照射下,由于紫外光穿透能力较差,导致TiO2的临床应用受到限制。为解决这一问题,常用金属纳米粒子与TiO2复合,拓宽TiO2的近红外光吸收范围,达到体内可控释放药物的目的。本文采用水热法和溶胶-凝胶法将聚苯酚（PP）与TiO2复合,制备出两种不同形貌的PP-TiO2复合纳米粒子,拓宽了TiO2在可...
【文章来源】：河南大学河南省
【文章页数】：94 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
金红石（a）、锐钛矿（b）和板钛矿（c）的多面体表征结构[21]
聚苯酚-二氧化钛复合材料的制备及其可见光催化性能研究4价带上的电子（e-）就会被激发到导带上，并在电场作用下迁移到粒子表面，于是在价带上生成电子空穴从而产生了具有高活性的电子/空穴对。空穴在催化体系中起氧化作用，而电子在催化体系中起还原作用。半导体的带隙宽度越大，价带电子激发所需要的能量越高，从而越不容易被激发。TiO2是一种常见的N型半导体材料，其VB是由O原子的2p轨道构成，CB由Ti原子3d，4s和4p轨道组成。如图1.2所示，TiO2的光催化反应主要是通过TiO2中Ti与O之间的分子轨道相互作用来实现的[30]。TiO2为宽禁带半导体，其禁带宽度为3.2eV，因此只能被波长小于387.5nm的光激发。当TiO2受到波长小于或等于387.5nm的光线照射时，VB上的电子就会被激发到CB上，产生具有还原性的激发电子e-，而VB上就会因为激发电子e-的跃迁而留下一个电子空穴（h+）。因而在TiO2的表面形成一个由电子-空穴对组成的氧化-还原体系。h+和e-在电场作用下转移到TiO2的表面，随后在溶剂中，与反应体系的氧化-还原反应促使反应发生。图1.2TiO2中Ti和O之间的分子轨道相互作用的示意图[30]Fig1.2SchematicdiagramofthemolecularorbitalinteractionbetweenTiandOinTiO2[30]
第1章引言5图1.3TiO2光催化降解有机污染物的步骤示意图[31]Fig1.3SchematicdiagramofstepsforphotocatalyticdegradationoforganicpollutantsbyTiO2[31]TiO2的光催化反应活性还受反应动力学的影响[31]，以光催化降解有机污染物为例，如图1.3所示，反应体系降解有机污染物的速率与TiO2的光子通量成正比，光子通量越高，激发电子e-与电子空穴h+数量越多，从而为反应体系提供更多的反应位点。其反应过程如下：TiO2+hv→h++e-h++H2O→OH+H+e-+O2→O2-O2-+OH+H++Organicpollution→CO2+H2O1.1.3二氧化钛的制备方法目前，TiO2的合成方法有很多种，不同合成方法制备的TiO2结构和性能也有很大差别。工业生产TiO2的方法有两种：硫酸法和氯化法。硫酸法是将含钛矿物与硫酸反应，得到氧化钛溶液，经过水解和分离得到偏钛酸沉淀，再对沉淀进行煅烧处理得到TiO2产物[32]。但是由于具有该制备法工艺复杂，废弃物排放量大，生产成本高等缺点，氯化法逐步取代硫酸法成为工业生产TiO2的主流方法。氯化法是将钛铁矿、金红石、高钛渣等钛源与氯气反应生成TiCl4，再经过精馏提纯和气相氧化，冷却后气固分离得到最终产物TiO2。该方法没有煅烧工艺和水解工艺，因此较硫酸法环保节能且工艺简单。但是传
【参考文献】：
期刊论文
[1]钛白粉制备技术的研究及发展?[J]. 廖鑫,杨绍利,马兰,李宏,黄栋. 粉末冶金技术. 2019(02)
[2]Synergetic effects of lanthanum, nitrogen and phosphorus tri-doping on visiblelight photoactivity of TiO2 fabricated by microwave-hydrothermal process[J]. 姜洪泉,刘彦铎,李井申,王海燕. Journal of Rare Earths. 2016(06)
[3]二氧化钛空心微球的合成及其光电化学性能[J]. 吴青端,曲婕. 化学研究. 2015(03)
[4]AgBr/TiO2异质结型复合可见光催化剂的制备及其光催化活性[J]. 刘只欣,于迎春,刘建军,左胜利. 化学研究. 2010(03)
博士论文
[1]单分散性二氧化钛纳米粒子的制备、组装及性质研究[D]. 刘旭.吉林大学 2016
本文编号：3580871
【文章来源】：河南大学河南省
【文章页数】：94 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
金红石（a）、锐钛矿（b）和板钛矿（c）的多面体表征结构[21]
聚苯酚-二氧化钛复合材料的制备及其可见光催化性能研究4价带上的电子（e-）就会被激发到导带上，并在电场作用下迁移到粒子表面，于是在价带上生成电子空穴从而产生了具有高活性的电子/空穴对。空穴在催化体系中起氧化作用，而电子在催化体系中起还原作用。半导体的带隙宽度越大，价带电子激发所需要的能量越高，从而越不容易被激发。TiO2是一种常见的N型半导体材料，其VB是由O原子的2p轨道构成，CB由Ti原子3d，4s和4p轨道组成。如图1.2所示，TiO2的光催化反应主要是通过TiO2中Ti与O之间的分子轨道相互作用来实现的[30]。TiO2为宽禁带半导体，其禁带宽度为3.2eV，因此只能被波长小于387.5nm的光激发。当TiO2受到波长小于或等于387.5nm的光线照射时，VB上的电子就会被激发到CB上，产生具有还原性的激发电子e-，而VB上就会因为激发电子e-的跃迁而留下一个电子空穴（h+）。因而在TiO2的表面形成一个由电子-空穴对组成的氧化-还原体系。h+和e-在电场作用下转移到TiO2的表面，随后在溶剂中，与反应体系的氧化-还原反应促使反应发生。图1.2TiO2中Ti和O之间的分子轨道相互作用的示意图[30]Fig1.2SchematicdiagramofthemolecularorbitalinteractionbetweenTiandOinTiO2[30]
第1章引言5图1.3TiO2光催化降解有机污染物的步骤示意图[31]Fig1.3SchematicdiagramofstepsforphotocatalyticdegradationoforganicpollutantsbyTiO2[31]TiO2的光催化反应活性还受反应动力学的影响[31]，以光催化降解有机污染物为例，如图1.3所示，反应体系降解有机污染物的速率与TiO2的光子通量成正比，光子通量越高，激发电子e-与电子空穴h+数量越多，从而为反应体系提供更多的反应位点。其反应过程如下：TiO2+hv→h++e-h++H2O→OH+H+e-+O2→O2-O2-+OH+H++Organicpollution→CO2+H2O1.1.3二氧化钛的制备方法目前，TiO2的合成方法有很多种，不同合成方法制备的TiO2结构和性能也有很大差别。工业生产TiO2的方法有两种：硫酸法和氯化法。硫酸法是将含钛矿物与硫酸反应，得到氧化钛溶液，经过水解和分离得到偏钛酸沉淀，再对沉淀进行煅烧处理得到TiO2产物[32]。但是由于具有该制备法工艺复杂，废弃物排放量大，生产成本高等缺点，氯化法逐步取代硫酸法成为工业生产TiO2的主流方法。氯化法是将钛铁矿、金红石、高钛渣等钛源与氯气反应生成TiCl4，再经过精馏提纯和气相氧化，冷却后气固分离得到最终产物TiO2。该方法没有煅烧工艺和水解工艺，因此较硫酸法环保节能且工艺简单。但是传
【参考文献】：
期刊论文
[1]钛白粉制备技术的研究及发展?[J]. 廖鑫,杨绍利,马兰,李宏,黄栋. 粉末冶金技术. 2019(02)
[2]Synergetic effects of lanthanum, nitrogen and phosphorus tri-doping on visiblelight photoactivity of TiO2 fabricated by microwave-hydrothermal process[J]. 姜洪泉,刘彦铎,李井申,王海燕. Journal of Rare Earths. 2016(06)
[3]二氧化钛空心微球的合成及其光电化学性能[J]. 吴青端,曲婕. 化学研究. 2015(03)
[4]AgBr/TiO2异质结型复合可见光催化剂的制备及其光催化活性[J]. 刘只欣,于迎春,刘建军,左胜利. 化学研究. 2010(03)
博士论文
[1]单分散性二氧化钛纳米粒子的制备、组装及性质研究[D]. 刘旭.吉林大学 2016
本文编号：3580871
本文链接：https://www.wllwen.com/kejilunwen/cailiaohuaxuelunwen/3580871.html
