超临界醇热技术制备全波段光催化复合材料及其性能研究

发布时间：2017-09-16 20:22

  本文关键词：超临界醇热技术制备全波段光催化复合材料及其性能研究

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【摘要】：光催化技术因可利用太阳能解决环境污染问题而备受青睐。典型催化剂TiO_2,因其毒性低、活性高、价廉量丰、稳定性好等优点而被广为关注。但是宽禁带(只能经由紫外光激发)及低太阳光利用率又限制其大规模实际应用。为此,本文拟从以下三个方面出发解决上述问题:(1)开发新型制备工艺,对纯TiO_2进行修饰改性,实现可见光响应,提高太阳光利用率;(2)将光催化材料的应用领域拓展至医院高致病细菌环境的净化,以替代传统抗菌药物;(3)设计高效光电催化反应器,高效杀灭细菌,以满足实际应用的需要。鉴于以上设想,本论文开展了如下工作:(1)超临界醇热法制备Ag/TiO_2-N以硝酸银为银源,钛酸四丁酯为钛源,采用超临界醇热法合成了Ag/TiO_2-N复合型可见光光催化剂。借助XRD、SEM、XPS等表征手段对催化剂的物理化学性质进行了相关表征,结果表明该催化材料具有较高结晶度、较小粒径、较大的比表面积及完好的介孔结构。实现了可见光条件下对甲基橙的高效降解,同时显示了较佳的化学稳定性。(2)Ag/TiO_2-N光催化剂杀灭鲍曼不动杆菌的性能研究将上述方法制备的Ag/TiO_2-N催化剂运用于可见光下光催化杀灭鲍曼不动杆菌。借助SEM,ICP,TOC等表征手段对抗菌过程进行了研究,考察了细菌的自溶和自我修复现象。该光催化材料在杀灭鲍曼不动杆菌的过程中表现出了优异的活性,有效避免了使用抗生素对细菌产生抗药性的缺陷。(3)Bi OI-RGO在可见光长波段及红外条件下光催化性能研究虽然Ag/TiO_2-N光催化剂在整个可见光波段具有很好的降解MO以及有效的杀灭鲍曼不动杆菌特性,但其在可见光长波段(450-780nm)条件下基本上没有活性,红外条件下降解杀菌效果更差。而Bi OI-RGO可以很容易解决这个问题。借助XRD、SEM、XPS等表征手段对催化剂的物理化学性质进行了相关表征,。同时也考察了其在红外条件下的杀菌性能。
【关键词】：超临界醇热 全波段光催化 Ag/TiO_2-N BiOI-RGO 鲍曼不动杆菌
【学位授予单位】：上海师范大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：O643.36;TB33
【目录】：

• 摘要2-3
• Abstract3-8
• 第一章 绪论8-19
• 1.1 研究背景8
• 1.2 半导体光催化技术概述8-9
• 1.3 半导体光催化技术开发及实际应用9-12
• 1.3.1 半导体光催化在环境治理的研究与应用9-10
• 1.3.2 半导体光催化在能源开发的研究与应用10-11
• 1.3.3 半导体光催化在抗菌研究与应用11-12
• 1.4 半导体光催化的基本原理12-13
• 1.5 半导体光催化材料研究现状13-17
• 1.5.1 半导体复合14-15
• 1.5.2 贵金属沉积15-16
• 1.5.3 离子掺杂16
• 1.5.4 表面光敏化16-17
• 1.6 立题依据与研究方案17-19
• 第二章 实验部分19-24
• 2.1 试剂与原料19-20
• 2.2 光催化材料的制备20-21
• 2.2.1 超临界醇热法制备Ag/TiO_2-N光催化剂20
• 2.2.2 BiOI-RGO复合材料的合成20-21
• 2.3 光催化材料的表征21-22
• 2.3.1 X射线衍射仪（XRD）21
• 2.3.2 物理吸附仪（BET）21
• 2.3.3 扫描电镜（FESEM）21
• 2.3.4 透射电镜（TEM）21
• 2.3.5 紫外可见分光光度计（UV-Vis DRS）21
• 2.3.6 热重分析（TG-DTA）21-22
• 2.3.7 X射线光电子能谱（XPS）22
• 2.3.8 荧光光谱（PL）22
• 2.3.9 电感耦合等离子体光谱(ICP)22
• 2.3.10 光电化学测试（Photoelectrochemical Test）22
• 2.3.11 有机碳和氮含量测定（TOC，TNb）22
• 2.4 催化性能测试22-24
• 2.4.1 粉体Ag/TiO_2-N催化剂降解有机污染物的性能测试22-23
• 2.4.2 超临界醇热技术制备Ag/TiO_2-N杀灭鲍曼不动杆菌23
• 2.4.3 醇热法制备BiOI-RGO降解有机污染物的性能测试及其杀灭鲍曼不动杆菌23
• 2.4.4 催化过程活性物种检测实验23
• 2.4.5 自修复实验23-24
• 第三章 超临界醇热法制备Ag/TiO_2-N复合型可见光催化剂及其污染物降解性能24-33
• 3.1 引言24-25
• 3.2 结果与讨论25-32
• 3.2.1 样品广角XRD分析25
• 3.2.2 样品 TG 和 FTIR 分析25-26
• 3.2.3 样品形貌分析26-27
• 3.2.4 样品比表面积和孔径分布分析27-28
• 3.2.5 样品XPS分析28
• 3.2.6 样品TG、Raman和FTIR分析28-29
• 3.2.7 样品UV-Vis DRS分析29
• 3.2.8 样品光催化活性分析29-32
• 3.3 本章小结32-33
• 第四章 Ag/TiO_2-N光催化剂杀灭鲍曼不动杆菌性能的研究33-42
• 4.1 引言33-34
• 4.2 结果与讨论34-40
• 4.2.1 不同催化剂在黑暗条件下以及可见光照条件下杀菌活性比较34-35
• 4.2.2 Ag/TiO_2-N光催化杀灭鲍曼不动杆菌中协同作用的证明35
• 4.2.3 样品(4.00 mol%)Ag/TiO_2-N光催化杀灭鲍曼不动杆菌形貌图35-36
• 4.2.4 (4.00 mol%)Ag/TiO_2-N光催化剂杀菌过程的激光共聚焦分析36-37
• 4.2.5 不同催化剂杀灭鲍曼不动杆菌的钾离子、TOC浓度的检测37
• 4.2.6 (4.00 mol%)Ag/TiO_2-N抗菌的普适性分析37-38
• 4.2.7 (4.00 mol%)Ag/TiO_2-N杀菌过程中不同制备方法比较38
• 4.2.8 不同催化剂在红外条件下的杀菌考察38-39
• 4.2.9 (4.00 mol%)Ag/TiO_2-N 杀菌过程中不同制备方法比较39-40
• 4.2.10 不同催化剂在红外条件下的杀菌考察40
• 4.3 本章小结40-42
• 第五章 BiOI-RGO在可见光长波段光催化性能研究42-52
• 5.1 前言42-43
• 5.2 结果与讨论43-51
• 5.2.1 样品广角XRD分析43
• 5.2.2 样品FESEM形貌分析43-44
• 5.2.3 样品BiOI-RG比表面积和孔径分布分析44-45
• 5.2.4 样品BiOI-RG的FTIR分析45
• 5.2.5 样品BiOI-RG的Raman图谱分析45-46
• 5.2.6 样品UV-Vis DRS和禁带宽度分析46-47
• 5.2.7 样品BiOI-RGO的PL光谱分析47
• 5.2.8 样品光催化活性分析47-51
• 5.3 本章小结51-52
• 第六章 总结与展望52-54
• 参考文献54-61
• 致谢61-63
• 攻读学位期间取得的研究成果63-64

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