纳米微晶纤维素诱导制备纳米二氧化锡及其性能研究

发布时间：2017-10-19 17:11

  本文关键词：纳米微晶纤维素诱导制备纳米二氧化锡及其性能研究

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【摘要】：纳米二氧化锡是一种n型宽禁带半导体材料,具有优异的气敏特性和光电性能,作为一种新型功能材料应用于气敏和湿敏元件、电极材料、光学玻璃、催化剂、功能陶瓷等方面。无机纳米材料的制备方法有很多,其中生物模板法是借鉴和利用天然生物结构来实现制备特殊材料结构的一条绿色、高效、便捷的新途径,因此近年来生物模板法一直备受关注。纤维素是地球上最丰富的可再生有机物之一,它是一种多羟基的高分子物质,可以在分子间通过氢键形成超分子,用作模板来引导纳米晶体的生长。利用纤维素制备纳米材料具有诸多优点,如纤维素资源丰富、可再生、成本低廉等。本研究采用SnCl_4·5H20作为锡源前驱物、纳米微晶纤维素CNC为模板、乙醇-水作为混合溶剂,在室温下制备得到了SnO_2-CNC样品,煅烧后得到了纳米SnO_2样品。对制备得到的纳米SnO_2样品和SnO_2-CNC样品进行TEM、XRD、TG表征;研究了 SnCl_4加入量、SnCl_4浓度、反应时间、锻烧温度等工艺条件对纳米SnO_2粒径大小的影响,对SnO_2-CNC样品和Sn02样品在弱紫外光照下对甲基橙的光降解性能进行了表征,在弱紫外光照5小时后,SnO_2-CNC样品对甲基橙的降解率均优于SnO_2样品,得出SnO_2-CNC样品有更好的光催化效果。对SnO_2-CNC样品进行了氮掺杂改性,并对SnO_2-CNC-N样品进行了 XRD、TG表征,并与SnO_2-CNC样品的XRD、TG结果进行了对比,对其变化趋势进行了分析。对SnO_2-CNC-N样品进行了弱紫外光光降解甲基橙性能的表征,并且与前面制备的SnO_2样品进行了比较,光降解时间达到5小时后氮掺杂样品的光降解性能并不全高于原始产物SnO_2。分析了不同样品的光降解变化趋势及原因。对SnO_2-CNC-N样品与前面制备的SnO_2-CNC样品进行了光降解甲基橙比较,得到进行氮掺杂的N-CNC-SnO_2样品在弱紫外光照射下对甲基橙的降解效果均优于未掺杂N的SnO_2-CNC样品。采用两种制备方法对SnO_2-CNC样品进行了银掺杂改性,探讨了其反应机理,并对SnO_2-CNC-Ag样品进行了 TEM表征。对两种制备方法生成的SnO_2-CNC-Ag样品进行了弱紫外光光降解甲基橙性能的表征,得到样品的光降解性能随着银离子浓度的提高呈现了先上升再下降的趋势。对银掺杂SnO_2-CNC样品与SnO_2-CNC样品进行了光降解甲基橙比较,得出银掺杂的SnO_2-CNC样品比未掺杂的SnO_2-CNC样品表现出较优的光降解性能。对银掺杂SnO_2-CNC样品与氮掺杂SnO_2-CNC样品进行了光降解甲基橙比较,得出大部分银掺杂的SnO_2-CNC样品比氮掺杂的SnO_2-CNC样品表现出较优的光降解性能。
【关键词】：纳米微晶纤维素 SnCl_4·5·H_2O 纳米二氧化锡 溶胶-凝胶法 光催化降解
【学位授予单位】：天津科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TB383.1;TQ134.32
【目录】：

• 摘要4-5
• abstract5-9
• 1 前言9-23
• 1.1 纳米微晶纤维素9-12
• 1.1.1 纳米微晶纤维素简介9
• 1.1.2 CNC的制备9-12
• 1.1.3 CNC的应用12
• 1.2 二氧化锡12-18
• 1.2.1 SnO_2的结构和活性特点12-14
• 1.2.2 纳米SnO_2的制备方法14-17
• 1.2.3 纳米SnO_2材料的应用17-18
• 1.3 天然纤维素物质模板制备功能纳米材料18-21
• 1.3.1 天然纤维素物质模板制备TiO_220-21
• 1.3.2 天然纤维素物质模板制备SnO_221
• 1.3.3 天然纤维素物质模板制备氧化铟锡21
• 1.4 本实验的提出与意义21-23
• 2 材料与方法23-26
• 2.1 实验材料23
• 2.2 实验药品23
• 2.3 实验仪器23-24
• 2.4 实验方法24-25
• 2.4.1 纳米微晶纤维素CNC的制备24
• 2.4.2 纳米SnO_2的制备24
• 2.4.3 室温制备纳米SnO_2-CNC24-25
• 2.4.4 氮掺杂纳米SnO_2的制备25
• 2.4.5 银掺杂纳米SnO_2的制备25
• 2.5 分析测试方法25-26
• 2.5.1 透射电子显微镜(TEM)分析25
• 2.5.2 傅里叶变换红外光谱(FT-IR)分析25
• 2.5.3 X-射线衍射仪(XRD)分析25
• 2.5.4 热重(TG)分析25
• 2.5.5 紫外可见分光光度计(UV-Vis)分析25-26
• 3 结果与讨论26-53
• 3.1 CNC的制备26-27
• 3.2 纳米SnO_2的制备27-28
• 3.3 SnO_2-CNC的制备28-39
• 3.3.1 SnO_2-CNC的TEM分析28-29
• 3.3.2 SnO_2-CNC的FT-IR分析29-31
• 3.3.3 SnO_2-CNC的XRD分析31-32
• 3.3.4 SnO_2-CNC的TG分析32-33
• 3.3.5 不同反应条件对SnO_2-CNC晶粒尺寸大小的影响33-36
• 3.3.6 SnO_2-CNC的光催化性能36-39
• 3.4 氮掺杂纳米SnO_2的制备39-45
• 3.4.1 SnO_2-CNC-N的XRD分析40-41
• 3.4.2 SnO_2-CNC-N的TG分析41-42
• 3.4.3 SnO_2-CNC-N的光催化性能测试42-45
• 3.5 银掺杂纳米SnO_2的制备45-53
• 3.5.1 SnO_2-CNC-Ag的TEM分析46
• 3.5.2 SnO_2-CNC-Ag的光催化性能分析46-53
• 4 结论53-55
• 4.1 论文结论53-54
• 4.2 论文创新之处54-55
• 5 展望55-56
• 6 参考文献56-63
• 7 攻读学位期间发表论文情况63-64
• 8 致谢64

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本文编号：1062299