TiO 2 基光催化薄膜材料的构建与性能研究

发布时间：2024-02-14 00:34

　　光催化技术是一种高效安全的、环境友好型的环境净化技术。随着近年来水污染问题的日益严峻,利用太阳光降解有机污染物成为环境科学、光化学、材料科学及电化学等领域的研究热点。为提高催化活性,目前研究的主要途径是降低光生电子空穴对的复合、拓宽光催化剂的光响应范围、增加光催化剂的光捕获能力、提高催化材料的比表面积等。在众多的光催化剂中,TiO₂因其稳定性好、光催化性能优异等优点引起科学家们的广泛关注。然而,其3.0eV～3.2eV的禁带宽度使得TiO₂只能在紫外光波段响应。针对该问题以及结合薄膜材料的独特优点,本文从抑制光生电子空穴对复合和拓宽TiO₂的光响应范围等角度出发,采用复合晶型构建和半导体复合等方法,制备一系列TiO₂基光催化薄膜材料,并以亚甲基蓝溶液作为探针溶液研究薄膜材料的光催化性能。首先,本文采用改进提拉法在载玻片上制备TiO₂薄膜层,在制备的TiO₂薄膜层表面通过水热法成功生长TiO₂纳米棒阵列。对样品进行XRD,SEM,AFM...

【文章页数】：62 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
Abstract
第一章 绪论
    1.1 TiO₂基本性质
    1.2 TiO₂薄膜制备
        1.2.1 物理气相沉积
        1.2.2 化学气相沉积
        1.2.3 溶胶-凝胶法
        1.2.4 水热法
        1.2.5 共沉淀法
    1.3 TiO₂光催化性能
        1.3.1 TiO₂光催化的研究进展
        1.3.2 TiO₂薄膜光催化机理
        1.3.3 影响TiO₂薄膜光催化的因素
    1.4 TiO₂薄膜光催化的应用
        1.4.1 污水处理
        1.4.2 净化空气
    1.5 选题依据和研究内容
        1.5.1 选题依据
        1.5.2 研究内容
第二章 薄膜材料的制备及表征方法
    2.1 实验试剂与仪器
        2.1.1 实验试剂
        2.1.2 实验仪器
    2.2 薄膜的制备
        2.2.1 基底的选择和清洗
        2.2.2 光催化材料的制备
    2.3 薄膜的表征
        2.3.1 XRD表征
        2.3.2 SEM表征
        2.3.3 TEM表征
        2.3.4 UV-Vis表征
    2.4 薄膜光催化性能测试体系及评价方法
        2.4.1 光源
        2.4.2 实验装置
        2.4.3 亚甲基蓝的基本性质
        2.4.4 亚甲基蓝的分解原理
        2.4.5 吸光度与亚甲基蓝浓度的关系
    2.5 本章小结
第三章 金红石型TiO₂纳米棒阵列/锐钛矿型TiO₂薄膜异质结的制备与性能研究
    3.1 金红石型TiO₂纳米棒阵列/锐钛矿型TiO₂薄膜的制备
        3.1.1 锐钛矿TiO₂薄膜的制备
        3.1.2 金红石TiO₂纳米棒阵列的制备
        3.1.3 对比样品的制备
    3.2 复合晶型TiO₂薄膜的表征
    3.3 结果与讨论
        3.3.1 结构表征
        3.3.2 形貌分析
        3.3.3 紫外-可见漫反射光谱分析
        3.3.4 光催化性能测试
        3.3.5 光催化机理
    3.4 本章小结
第四章 金红石型TiO₂/锐钛矿型TiO₂/FTO复合薄膜的制备与性能研究
    4.1 金红石TiO₂/锐钛矿TiO₂/FTO复合薄膜的制备
    4.2 FTO基复合晶型TiO₂薄膜的表征
    4.3 结果与讨论
        4.3.1 结构表征
        4.3.2 形貌分析
        4.3.3 光催化性能测试
        4.3.4 光催化机理
    4.4 本章小结
第五章 BiOI修饰复合薄膜及其性能研究
    5.1 醇热法制备的BiOI修饰复合晶型TiO₂薄膜
    5.2 电化学沉积BiOI修饰复合晶型TiO₂薄膜
    5.3 BiOI修饰的FTO基复合晶型TiO₂薄膜表征
    5.4 结果与讨论
        5.4.1 BiOI的生成
        5.4.2 结构表征
        5.4.3 形貌分析
        5.4.4 紫外-可见漫反射光谱分析
        5.4.5 光催化性能测试
        5.4.6 光催化机理
    5.5 本章小结
第六章 结论和展望
    6.1 结论
    6.2 展望
致谢
参考文献
作者简介



本文编号：3897462