载银二氧化钛/石墨烯复合材料的制备及其催化杀菌性能的研究
发布时间：2022-01-17 18:19
在半导体光催化领域,二氧化钛作为代表性材料,一直是科研工作者的重点研究对象,近年来的研究更倾向于暴露晶面以及其三维结构等方面。特别是自2008年以来,一篇Nature上的报道指出,通过F原子调控二氧化钛（001）晶面的表面自由能,制备了暴露（001）晶面占有比达到47%的TiO2,从此研究者对高能（001）晶面的探索更加的全面深入。基于二氧化钛光催化的局限性、改性的关键因素以及新材料和新理论的突破,本课题从三个方面提高二氧化钛的光催化性能。第一、本课题将Ti（SO4）2作为钛源,NH4HF2作为氟源,采用水热法制备出了暴露（001）晶面且暴露比较大的二氧化钛空心微球。当氟钛比为2时,制备暴露（001）晶面的TiO2空心微球,以10mg/L的罗丹明B溶液作为模拟降解的污染物,评价了不同水热反应温度和反应时间制备的TiO2中空微球的光催化活性。结果表明:反应温度为200℃,反应时间为12h下制备的TiO2中空微球具有最佳的光催化活性,在50min时能够将10m...
【文章来源】：中北大学山西省
【文章页数】：85 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
Abstract
1 绪论
1.1 TiO_2的晶体结构
1.2 二氧化钛光催化机理
1.3 TiO_2光催化局限与改性
1.3.1 离子掺杂
1.3.2 贵金属沉积
1.3.3 半导体复合
1.3.4 特殊形貌化
1.3.5 暴露高能晶面
1.4 石墨烯的制备
1.5 课题研究意义以及主要研究内容
1.5.1 研究目的及意义
1.5.2 主要研究内容
2 实验药品与仪器
2.1 实验药品
2.2 实验仪器
2.3 表征手段
2.3.1 扫描电子显微镜分析(SEM)
2.3.2 冷场发射扫描电子显微镜分析(FESEM)
2.3.3 透射电子显微镜分析(TEM)
2.3.4 X-射线衍射分析(XRD)
2.3.5 能谱分析(EDS)
2.3.6 红外光谱分析(IR)
2.3.7 热重分析(TGA)
2.3.8 紫外-可见固体漫反射光谱(UV-Vis DRS)分析
2.3.9 荧光光谱分析
2.3.10 紫外-可见吸收光谱(UV-Vis)分析
2.3.11 光催化性能测试分析
2.3.12 杀菌性能测试分析
3 暴露(001)晶面二氧化钛空心微球的制备及表征
3.1 实验方案
3.2 氟钛比对样品形貌以及光催化活性的影响
3.2.1 扫描电子显微镜(SEM)分析
3.2.2 场发射扫描电子显微镜(FESEM)分析
3.2.3 透射电子显微镜(TEM)分析
3.2.4 X射线衍射(XRD)分析
3.2.5 光催化性能评价
3.2.6 TiO_2微球形成机理及产率分析
3.3 水热反应温度的影响
3.3.1 扫描电子显微镜(SEM)分析
3.3.2 X射线衍射(XRD)分析
3.3.3 光催化性能评价
3.4 水热反应时间的影响
3.4.1 扫描电子显微镜(SEM)分析
3.4.2 X射线衍射(XRD)分析
3.4.3 光催化性能评价
3.5 本章小结
4 Ag/TiO_2空心微球的制备及光催化杀菌性能的研究
4.1 Ag/TiO_2复合材料的制备
4.2 纳米银沉积机理
4.3 结果与讨论
4.3.1 扫描电子显微镜(SEM)分析
4.3.2 透射电子显微镜(TEM)分析
4.3.3 X射线衍射(XRD)分析
4.3.4 能谱(EDS)分析
4.3.5 荧光光谱分析
4.3.6 光催化性能评价
4.3.7 杀菌性能评价
4.4 本章小结
5 石墨烯的制备与表征
5.1 氧化石墨烯的制备
5.2 氧化石墨烯的还原
5.3 结果与讨论
5.3.1 红外光谱(IR)分析
5.3.2 石墨烯扫描电子显微镜(SEM)分析
5.3.3 石墨烯透射电子显微镜(TEM)分析
5.3.4 X射线衍射(XRD)分析
5.3.5 紫外-可见吸收光谱(UV-Vis)分析
5.3.6 热重(TGA)分析
5.3.7 石墨烯吸附性能研究
5.4 本章小结
6 TiO_2/RGO复合材料的制备及其光催化性能研究
6.1 TiO_2/RGO复合材料的制备
6.1.1 一步水热法制备TiO_2/RGO复合材料
6.1.2 两步水热法制备TiO_2/RGO复合材料
6.2 两种方法制备复合材料的物料投入量
6.3 结果与讨论
6.3.1 扫描电子显微镜(SEM)分析
6.3.2 X射线衍射(XRD)分析
6.3.3 紫外-可见固体漫反射光谱(UV-Vis DRS)分析
6.3.4 红外光谱(FT-IR)分析
6.3.5 光催化性能评价
6.4 本章小结
7 Ag-TiO_2/RGO复合材料的制备及催化杀菌性能
7.1 Ag-TiO_2/RGO复合材料复合材料的制备
7.2 结果与表征
7.2.1 扫描电子显微镜(SEM)分析
7.2.2 透射电子显微镜(TEM)分析
7.2.3 X射线衍射(XRD)分析
7.2.4 能谱(EDS)分析
7.2.5 光催化性能评价
7.2.6 催化剂循环使用效率评价
7.2.7 杀菌性能评价
7.3 本章小结
8 结论
参考文献
攻读硕士期间发表的论文及所取得的研究成果
致谢
【参考文献】：
期刊论文
[1]长江源区水资源现状及保护对策[J]. 龙存花. 科技创新导报. 2016(28)
[2]有机复合污染水源水处理技术研究进展[J]. 周碧波,王云超,张刚,朱峰峰. 低碳世界. 2016(34)
[3]银粒子修饰下的介孔二氧化钛的制备及其光催化性能的研究（英文）[J]. 王慧蕾,刘孝恒. 无机材料学报. 2016(05)
[4]石墨烯/纳米TiO2复合材料的制备及光催化还原性能[J]. 黄冬根,莫壮洪,全水清,杨天资,刘章斌,刘苗. 复合材料学报. 2016(01)
[5]石墨烯基二氧化钛光催化剂的合成与应用现状[J]. 刘晓文,申凌燕,刘晓旭. 硅酸盐通报. 2015(01)
[6]紫外光照射二氧化钛纳米管沉积纳米金颗粒应用于染料敏化太阳电池[J]. 孙庆文,林原. 化学通报. 2014(12)
[7]改性石墨烯对水中亚甲基蓝的吸附性能研究[J]. 吴艳,罗汉金,王侯,张子龙,王灿,王雨微. 环境科学. 2013(11)
[8]氟化改性TiO2空心微球的制备及光催化性能[J]. 钟永辉,周琪,刘家琴,王岩,陈星,吴玉程. 无机化学学报. 2013(10)
[9]氮掺杂二氧化钛粉体的制备及掺杂机理研究[J]. 于洋洋,于美燕,张玥,孙伟伟,刘盈. 无机化学学报. 2013(08)
[10]薄纸状氧化石墨和石墨烯的制备与表征[J]. 李赏,赵伟,王家堂,钱柳,王坤,潘牧. 武汉理工大学学报. 2013(01)
博士论文
[1]二氧化钛/大尺寸多孔窄带隙半导体复合材料制备及其可见光催化性能研究[D]. 沈建超.浙江大学 2015
[2]石墨烯及其功能结构的可控制备和应用基础研究[D]. 张甲.哈尔滨工业大学 2014
[3]二氧化钛基光催化材料的微结构调控与性能增强[D]. 向全军.武汉理工大学 2012
[4]纳米银胶及载银蒙脱石的制备与抗菌性能[D]. 徐光年.华中科技大学 2009
[5]新型纳米二氧化钛光催化材料的合成及反应研究[D]. 徐建华.复旦大学 2007
硕士论文
[1]高活性锐钛矿二氧化钛的制备及其光催化研究[D]. 孙甲.扬州大学 2013
[2]中国华北西北地区地表水微生物指标调查及研究[D]. 满江红.安徽医科大学 2013
[3]高分散性石墨烯的制备[D]. 李晶.上海交通大学 2013
[4]纳米级多孔二氧化钛空心球的制备及其性能研究[D]. 杨刚.北京化工大学 2010
本文编号：3595211
【文章来源】：中北大学山西省
【文章页数】：85 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
Abstract
1 绪论
1.1 TiO_2的晶体结构
1.2 二氧化钛光催化机理
1.3 TiO_2光催化局限与改性
1.3.1 离子掺杂
1.3.2 贵金属沉积
1.3.3 半导体复合
1.3.4 特殊形貌化
1.3.5 暴露高能晶面
1.4 石墨烯的制备
1.5 课题研究意义以及主要研究内容
1.5.1 研究目的及意义
1.5.2 主要研究内容
2 实验药品与仪器
2.1 实验药品
2.2 实验仪器
2.3 表征手段
2.3.1 扫描电子显微镜分析(SEM)
2.3.2 冷场发射扫描电子显微镜分析(FESEM)
2.3.3 透射电子显微镜分析(TEM)
2.3.4 X-射线衍射分析(XRD)
2.3.5 能谱分析(EDS)
2.3.6 红外光谱分析(IR)
2.3.7 热重分析(TGA)
2.3.8 紫外-可见固体漫反射光谱(UV-Vis DRS)分析
2.3.9 荧光光谱分析
2.3.10 紫外-可见吸收光谱(UV-Vis)分析
2.3.11 光催化性能测试分析
2.3.12 杀菌性能测试分析
3 暴露(001)晶面二氧化钛空心微球的制备及表征
3.1 实验方案
3.2 氟钛比对样品形貌以及光催化活性的影响
3.2.1 扫描电子显微镜(SEM)分析
3.2.2 场发射扫描电子显微镜(FESEM)分析
3.2.3 透射电子显微镜(TEM)分析
3.2.4 X射线衍射(XRD)分析
3.2.5 光催化性能评价
3.2.6 TiO_2微球形成机理及产率分析
3.3 水热反应温度的影响
3.3.1 扫描电子显微镜(SEM)分析
3.3.2 X射线衍射(XRD)分析
3.3.3 光催化性能评价
3.4 水热反应时间的影响
3.4.1 扫描电子显微镜(SEM)分析
3.4.2 X射线衍射(XRD)分析
3.4.3 光催化性能评价
3.5 本章小结
4 Ag/TiO_2空心微球的制备及光催化杀菌性能的研究
4.1 Ag/TiO_2复合材料的制备
4.2 纳米银沉积机理
4.3 结果与讨论
4.3.1 扫描电子显微镜(SEM)分析
4.3.2 透射电子显微镜(TEM)分析
4.3.3 X射线衍射(XRD)分析
4.3.4 能谱(EDS)分析
4.3.5 荧光光谱分析
4.3.6 光催化性能评价
4.3.7 杀菌性能评价
4.4 本章小结
5 石墨烯的制备与表征
5.1 氧化石墨烯的制备
5.2 氧化石墨烯的还原
5.3 结果与讨论
5.3.1 红外光谱(IR)分析
5.3.2 石墨烯扫描电子显微镜(SEM)分析
5.3.3 石墨烯透射电子显微镜(TEM)分析
5.3.4 X射线衍射(XRD)分析
5.3.5 紫外-可见吸收光谱(UV-Vis)分析
5.3.6 热重(TGA)分析
5.3.7 石墨烯吸附性能研究
5.4 本章小结
6 TiO_2/RGO复合材料的制备及其光催化性能研究
6.1 TiO_2/RGO复合材料的制备
6.1.1 一步水热法制备TiO_2/RGO复合材料
6.1.2 两步水热法制备TiO_2/RGO复合材料
6.2 两种方法制备复合材料的物料投入量
6.3 结果与讨论
6.3.1 扫描电子显微镜(SEM)分析
6.3.2 X射线衍射(XRD)分析
6.3.3 紫外-可见固体漫反射光谱(UV-Vis DRS)分析
6.3.4 红外光谱(FT-IR)分析
6.3.5 光催化性能评价
6.4 本章小结
7 Ag-TiO_2/RGO复合材料的制备及催化杀菌性能
7.1 Ag-TiO_2/RGO复合材料复合材料的制备
7.2 结果与表征
7.2.1 扫描电子显微镜(SEM)分析
7.2.2 透射电子显微镜(TEM)分析
7.2.3 X射线衍射(XRD)分析
7.2.4 能谱(EDS)分析
7.2.5 光催化性能评价
7.2.6 催化剂循环使用效率评价
7.2.7 杀菌性能评价
7.3 本章小结
8 结论
参考文献
攻读硕士期间发表的论文及所取得的研究成果
致谢
【参考文献】：
期刊论文
[1]长江源区水资源现状及保护对策[J]. 龙存花. 科技创新导报. 2016(28)
[2]有机复合污染水源水处理技术研究进展[J]. 周碧波,王云超,张刚,朱峰峰. 低碳世界. 2016(34)
[3]银粒子修饰下的介孔二氧化钛的制备及其光催化性能的研究（英文）[J]. 王慧蕾,刘孝恒. 无机材料学报. 2016(05)
[4]石墨烯/纳米TiO2复合材料的制备及光催化还原性能[J]. 黄冬根,莫壮洪,全水清,杨天资,刘章斌,刘苗. 复合材料学报. 2016(01)
[5]石墨烯基二氧化钛光催化剂的合成与应用现状[J]. 刘晓文,申凌燕,刘晓旭. 硅酸盐通报. 2015(01)
[6]紫外光照射二氧化钛纳米管沉积纳米金颗粒应用于染料敏化太阳电池[J]. 孙庆文,林原. 化学通报. 2014(12)
[7]改性石墨烯对水中亚甲基蓝的吸附性能研究[J]. 吴艳,罗汉金,王侯,张子龙,王灿,王雨微. 环境科学. 2013(11)
[8]氟化改性TiO2空心微球的制备及光催化性能[J]. 钟永辉,周琪,刘家琴,王岩,陈星,吴玉程. 无机化学学报. 2013(10)
[9]氮掺杂二氧化钛粉体的制备及掺杂机理研究[J]. 于洋洋,于美燕,张玥,孙伟伟,刘盈. 无机化学学报. 2013(08)
[10]薄纸状氧化石墨和石墨烯的制备与表征[J]. 李赏,赵伟,王家堂,钱柳,王坤,潘牧. 武汉理工大学学报. 2013(01)
博士论文
[1]二氧化钛/大尺寸多孔窄带隙半导体复合材料制备及其可见光催化性能研究[D]. 沈建超.浙江大学 2015
[2]石墨烯及其功能结构的可控制备和应用基础研究[D]. 张甲.哈尔滨工业大学 2014
[3]二氧化钛基光催化材料的微结构调控与性能增强[D]. 向全军.武汉理工大学 2012
[4]纳米银胶及载银蒙脱石的制备与抗菌性能[D]. 徐光年.华中科技大学 2009
[5]新型纳米二氧化钛光催化材料的合成及反应研究[D]. 徐建华.复旦大学 2007
硕士论文
[1]高活性锐钛矿二氧化钛的制备及其光催化研究[D]. 孙甲.扬州大学 2013
[2]中国华北西北地区地表水微生物指标调查及研究[D]. 满江红.安徽医科大学 2013
[3]高分散性石墨烯的制备[D]. 李晶.上海交通大学 2013
[4]纳米级多孔二氧化钛空心球的制备及其性能研究[D]. 杨刚.北京化工大学 2010
本文编号：3595211
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