二氧化钛纳米阵列金担载技术及光催化性能研究

发布时间：2017-08-18 05:00

  本文关键词：二氧化钛纳米阵列金担载技术及光催化性能研究

  更多相关文章： TiO_2 Au担载 纳米线 纳米分枝结构 光催化

【摘要】：作为一种常见的半导体材料,Ti02纳米材料广泛应用于光催化污水处理、太阳能电池、光解水等领域。但是,纯Ti02半导体的光催化活性受到量子效率低、对可见光的利用效率低两个主要因素的制约。本文通过光化学还原法对Ti02纳米材料进行Au担载,成功制备出了不同结构的Au/TiO2复合材料,有效地提升Ti02光催化剂的光谱响应范围和光催化效率。通过场发射扫描电子显微镜、高分辨透射电子显微镜、X射线衍射谱、Raman光谱、紫外-可见漫反射谱、X射线光电子能谱等表征技术分析了Au担载Ti02纳米结构的形貌、结构及光响应行为,研究了载金量、载金位置等因素对光催化性能的影响。论文取得的主要结果如下：1)二氧化钛纳米线阵列金担载：通过光化学还原法在TiO2纳米线薄膜与粉末上担载直径约为10nm的纳米Au颗粒。Au颗粒均匀地分布在纳米线表面,随着载金时间延长、载金溶液浓度的升高,TiO2纳米线的载金量增加,样品表面颜色加深。相比载金前,Au担载TiO2纳米线薄膜与粉末在紫外光以及可见光波段的吸收效率均有所提升；在降解罗丹明B的光催化性能测试中,暗吸附性能、紫外光和可见光催化性能均明显提高。随着金担载量的增加,光催化性能呈现先上升后下降的趋势,金担载量在TiO2纳米线光催化性能提高中存在最优值。2)二氧化钛纳米分枝阵列金担载：通过光还原法获得Au担载的纳米分枝结构Ti02薄膜,Au纳米颗粒的引入对于分枝结构的形貌有一定的影响,对相组成没有显著影响。通过调节载金液浓度以及载金时间,获得具有最优光催化性能的Au担载纳米分枝结构薄膜。纳米Au颗粒的不同担载位置显著影响TiO2纳米分枝结构薄膜的光催化活性：当纳米Au颗粒位于主干与分枝的节点处时,具有最优的光催化性能。这是因为在光催化降解的过程中,纳米分枝结构由混晶相组成,金红石分枝和邻近的锐钛矿主干之间会形成“相结”,而处于“相结”位置的Au纳米颗粒促进电子传输性能,有利于促进光生电子空穴对的分离；同时Au纳米颗粒在可见光下具有表面等离子体效应,上述两点共同作用显著提升了纳米分枝结构的光催化性能。
【关键词】：TiO_2 Au担载 纳米线 纳米分枝结构 光催化
【学位授予单位】：浙江大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TB383.1;O643.36
【目录】：

• 摘要5-6
• Abstract6-10
• 第一章 绪论10-32
• 1.1 引言10
• 1.2 TiO_2光催化概述10-15
• 1.2.1 TiO_2光催化剂10-14
• 1.2.2 TiO_2纳米材料的制备14-15
• 1.3 TiO_2纳米结构研究现状15-22
• 1.3.1 一维TiO_2纳米结构15-19
• 1.3.2 分级TiO_2纳米结构19-22
• 1.4 TiO_2纳米阵列金担载研究现状22-29
• 1.4.1 TiO_2纳米阵列Au担载改性原理22-24
• 1.4.2 Au/TiO_2复合材料的制备及应用现状24-29
• 1.5 论文选题依据和主要研究内容29-32
• 1.5.1 选题依据29
• 1.5.2 主要研究内容29-32
• 第二章 实验方法32-36
• 2.1 实验原料与设备32-33
• 2.1.1 实验原料32-33
• 2.1.2 主要实验设备33
• 2.2 材料表征33-34
• 2.3 性能测定34-36
• 第三章 二氧化钛纳米线阵列金担载技术及光催化性能研究36-48
• 3.1 前言36
• 3.2 实验设计36-38
• 3.2.1 材料制备37
• 3.2.2 材料表征37
• 3.2.3 性能测试37-38
• 3.3 结果与分析38-46
• 3.3.1 金担载的二氧化钛纳米线粉末38-42
• 3.3.2 金担载的钛片衬底二氧化钛纳米线薄膜42-46
• 3.4 本章小结46-48
• 第四章 二氧化钛纳米分枝阵列金担载技术及光催化性能研究48-76
• 4.1 前言48-49
• 4.2 实验设计49-50
• 4.2.1 材料制备49-50
• 4.2.2 材料表征50
• 4.2.3 性能测试50
• 4.3 结果与分析50-74
• 4.3.1 二氧化钛纳米分枝阵列薄膜50-53
• 4.3.2 最后载金二氧化钦纳米分枝陈列薄膜53-56
• 4.3.3 中间载金二氧化钛纳米分枝阵列薄膜56-74
• 4.4 本章小结74-76
• 第五章 结论76-78
• 5.1 全文总结76-77
• 5.2 主要创新点77
• 5.3 问题与展望77-78
• 参考文献78-86
• 致谢86-88
• 个人简介88-90
• 攻读硕士期间发表的学术论文与取得的其它研究成果90

【相似文献】

中国期刊全文数据库 前10条

1 李增新,邵敏,张启军,王海增;担载羰基铂铼原子簇化合物的分解过程[J];化学物理学报;1994年03期

2 罗玉忠,李红兵,沈海邑,傅宏祥,马玉源,高兰云,周跃坤,王继锋;膦化聚苯乙烯担载四核羰基钴簇的合成和催化作用[J];分子催化;1993年01期

3 江琦,林强,黄仲涛,邓国才,陈荣悌;二氧化碳甲烷化催化剂研究 Ⅳ.海泡石担载催化剂的性能[J];催化学报;1997年03期

4 李健生,王连军,缪丽娜,郝艳霞,苗小郁,成岳,孙秀云,刘晓东;中空纤维担载氧化硅膜的制备及结构研究[J];高等学校化学学报;2005年04期

5 谢剑钧,张涛,路文昌;氢在担载金属表面的吸附研究[J];物理学报;1993年11期

6 李臻,夏春谷;扩孔硅胶担载锰卟啉配合物的催化性能研究[J];化学学报;2002年07期

7 沈俭一，，关冰，夏元复，陈懿;担载铕催化剂氢还原的穆斯堡尔谱研究[J];无机化学学报;1995年04期

8 阎子峰,薛锦珍,沈师孔,王弘立;担载型过渡金属催化剂上甲烷直接转化为低碳烃的研究[J];催化学报;1996年03期

9 王云普;武楠;张爱民;罗玉忠;傅宏祥;;担载金属簇 Ⅳ.担载四核羰基钴簇的合成及醛化活性[J];有机化学;1983年05期

10 杨明学,李翠兰,张颖梅,顾长立;用于光氧化水放氧的分子筛担载过渡金属氧化物催化剂的表面结构及特性表征[J];催化学报;1986年01期

中国重要会议论文全文数据库 前10条

1 王晨;寇元;;一种疏松态纳米粒子担载体系的制备[A];中国化学会第27届学术年会第01分会场摘要集[C];2010年

2 张鸿鹏;刘海超;;担载纳米金催化剂应用研究进展[A];公共安全中的化学问题研究进展（第二卷）[C];2011年

3 张鸿鹏;刘海超;;担载纳米金催化剂合成方法研究进展[A];公共安全中的化学问题研究进展（第二卷）[C];2011年

4 白延利;严河清;孙瑜;王又容;;担载型纳米Co_3O_4制备的新方法和催化性能研究[A];中国化学会2005年中西部十五省（区）、市无机化学化工学术交流会论文集[C];2005年

5 杨志旺;康巧香;达玉霞;孙歆;吴尚;王建强;雷自强;;高分子担载Ru(Ⅲ)配合物催化下醇类的氧化[A];全国第十四届大环化学暨第六届超分子化学学术讨论会论文专辑[C];2008年

6 王中学;王大喜;赵振;;SBA-15结构单元环及担载钒模型的量子化学研究[A];第十五届全国分子筛学术大会论文集[C];2009年

7 魏琳琳;姬强强;马国富;陈琴;何海龙;张玉平;雷自强;;MCM-41担载AlCl_3催化下酮类的Baeyer-Villiger氧化[A];全国第十四届大环化学暨第六届超分子化学学术讨论会论文专辑[C];2008年

8 纪纯新;魏昭彬;辛勤;;利用DRIFIS方法研究TiO_2及WO_3在γ-Al_2O_3表面的担载规律[A];全国第八届分子光谱学术报告会文集[C];1994年

9 许德平;黄正宏;王永刚;康飞宇;;活性炭纤维布担载纳米TiO_2及热处理工艺的研究[A];2004年中国材料研讨会论文摘要集[C];2004年

10 许德平;黄正宏;王永刚;康飞宇;;活性炭纤维布担载纳米TiO_2及热处理工艺的研究[A];2004年材料科学与工程新进展[C];2004年

中国重要报纸全文数据库 前1条

1 记者 白毅;担载血红蛋白研究取得重要进展[N];中国医药报;2011年

中国博士学位论文全文数据库 前2条

1 胡善玮;CeO_2担载的Ag模型催化剂的表面结构及其Cu或Zr的加入对其结构的影响[D];中国科学技术大学;2015年

2 黄星;表面担载氧化物薄膜的电子结构及氢分子的碰撞动力学[D];南京航空航天大学;2012年

中国硕士学位论文全文数据库 前10条

1 钱欣悦;二氧化钛纳米阵列金担载技术及光催化性能研究[D];浙江大学;2016年

2 殷雪敏;中空纤维担载掺铁介孔氧化硅膜的制备和结构研究[D];南京理工大学;2008年

3 李东媛;介孔碳原位担载催化剂制备与表征研究[D];辽宁师范大学;2011年

4 易睿;中空纤维担载MCM-48介孔氧化硅膜的制备与结构研究[D];南京理工大学;2008年

5 潘磊;沥青基球状活性炭担载Mn-Ce用于NO的低温催化还原[D];华东理工大学;2013年

6 王同保;Fe_3O_4担载及包覆的介孔碳的合成及吸附性能的研究[D];哈尔滨工业大学;2012年

7 郝二霞;天然高分子担载类卟啉金属配合物的制备及催化性能研究[D];西北师范大学;2009年

8 李翠林;担载树状高分子金属配合物的合成及其催化性能研究[D];西北师范大学;2004年

9 王海燕;SPE电解池用新型SiC担载析氧电催化的研究[D];哈尔滨工程大学;2008年

10 张跃;氧化铈助剂对不同SiO_2-Al_2O_3载体担载的Cu/SiO_2-Al_2O_3气相催化合成3-甲基吲哚的作用[D];辽宁师范大学;2012年

本文编号：692736