C/N共掺杂TiO 2 微球的微波制备及其可见光催化降解酸性红G的研究
发布时间：2023-09-29 00:01
常见的TiO2光催化剂，其带隙宽度为3.2eV，难以有效利用可见光。如何获得具有较高可见光活性的TiO2光催化剂一直是研究热点。目前已经有多种方法对TiO2光催化剂进行改性以解决其可见光响应问题，但是许多传统的制备方法往往步骤复杂，耗时长，因此有必要研究简单易行的制备高可见光活性TiO2光催化剂的方法。 微波是一种高频电磁波，被广泛运用于半导体材料的制备和合成过程中，起到提高化学反应速率、提高产量，甚至改变其反应过程的作用。 本论文通过微波技术进行了TiO2掺杂及其形貌调控的研究，获得了有可见光响应的高活性C/N共掺杂的TiO2微球光催化剂。采用X射线粉末衍射（XRD）、透射电子显微镜（TEM）、扫描电子显微镜（SEM）、氮气吸附-脱附、傅里叶变换红外光谱（FT-IR）、紫外-可见光漫反射（UV-Vis DRS）等多种表征技术对所制备的TiO2微球光催化剂进行了研究。分析结果表明所制备的TiO2微球光催化剂为直径0.5um左右的纯锐钛矿相球形颗粒，其表面包覆有可吸收可见光的炭黑层，C和N被成功的掺杂进了二氧化钛晶格，引起了晶格畸变，将TiO2禁带宽度减小到3.02eV。在最优条件下制备...
【文章页数】：78 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
中文摘要
Abstract
目录
第1章 绪论
1.1 TiO2光催化材料的研究背景和意义
1.2 TiO2光催化原理和运用
1.2.1 TiO2材料光催化原理
1.2.2 TiO2材料的运用
1.3 TiO2材料的制备方法和改性
1.3.1 TiO2材料的制备方法
1.3.2 TiO2材料的改性
1.4 影响 TiO2光催化效果的因素
1.4.1 晶体类型
1.4.2 晶体表面情况和粒径
1.4.3 催化剂形貌的影响
1.4.4 催化剂投加量和溶液 pH
1.4.5 载流子捕获剂的影响
1.4.6 实验条件的影响
1.5 微波对二氧化钛半导体材料制备的影响
1.5.1 微波的特性及其加热原理
1.5.2 微波法在催化剂合成中的运用
1.6 本论文的选题意义和实验构想
第2章 TiO2微球光催化剂的制备及表征
2.1 实验材料及仪器
2.2 TiO2微球光催化剂的制备
2.3 TiO2微球光催化剂的表征
2.3.1 粉晶 X 射线衍射(XRD)分析
2.3.2 扫描电镜分析(SEM)
2.3.3 透射电子显微镜(TEM)分析
2.3.4 紫外-可见光漫反射光谱(UV-Vis DRS)分析
2.3.5 氮气吸附脱附分析技术
2.3.6 傅里叶变换红外光谱(FTIR)分析
2.3.7 X 射线光电子能谱(XPS)分析
第3章 表征结果与讨论
3.1 粉晶 X 射线衍射结果分析
3.2 扫描电镜结果分析
3.3 透射电子显微镜结果分析
3.4 氮气吸附脱附结果分析
3.5 傅里叶变换红外光谱结果分析
3.6 X 射线光电子能谱结果分析
3.7 紫外-可见光漫反射光谱结果分析
第4章 TiO2微球光催化剂的光催化性能研究
4.1 实验材料及仪器
4.2 光催化降解实验
4.2.1 目标污染物物的选择
4.2.2 酸性红 G 的性质及其溶液配制
4.2.3 酸性红 G 溶液的标准曲线及降解率计算方法
4.2.4 TiO2微球光催化剂的光催化降解实验设计
4.3 TiO2微球光催化剂的最优制备条件筛选
4.3.1 无水乙醇和去离子水配比对光催化效果的影响
4.3.2 NH4F 加入量对光催化效果的影响
4.3.3 钛酸正四丁酯加入量对光催化效果的影响
4.3.4 微波处理时间对光催化效果的影响
4.3.5 微波功率对光催化效果的影响
4.4 不同反应条件下酸性红 G 的降解
4.4.1 催化剂投加量的影响
4.4.2 反应时间的影响
4.4.3 光源种类的影响
4.4.4 TiO2微球光催化剂和 P25 可见光催化降解酸性红 G 对比实验
4.5 光催化机理分析
4.6 小结
第5章 结论及展望
5.1 结论
5.2 展望
参考文献
致谢(一)
致谢(二)
附录
本文编号：3848878
【文章页数】：78 页
【学位级别】：硕士
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中文摘要
Abstract
目录
第1章 绪论
1.1 TiO2光催化材料的研究背景和意义
1.2 TiO2光催化原理和运用
1.2.1 TiO2材料光催化原理
1.2.2 TiO2材料的运用
1.3 TiO2材料的制备方法和改性
1.3.1 TiO2材料的制备方法
1.3.2 TiO2材料的改性
1.4 影响 TiO2光催化效果的因素
1.4.1 晶体类型
1.4.2 晶体表面情况和粒径
1.4.3 催化剂形貌的影响
1.4.4 催化剂投加量和溶液 pH
1.4.5 载流子捕获剂的影响
1.4.6 实验条件的影响
1.5 微波对二氧化钛半导体材料制备的影响
1.5.1 微波的特性及其加热原理
1.5.2 微波法在催化剂合成中的运用
1.6 本论文的选题意义和实验构想
第2章 TiO2微球光催化剂的制备及表征
2.1 实验材料及仪器
2.2 TiO2微球光催化剂的制备
2.3 TiO2微球光催化剂的表征
2.3.1 粉晶 X 射线衍射(XRD)分析
2.3.2 扫描电镜分析(SEM)
2.3.3 透射电子显微镜(TEM)分析
2.3.4 紫外-可见光漫反射光谱(UV-Vis DRS)分析
2.3.5 氮气吸附脱附分析技术
2.3.6 傅里叶变换红外光谱(FTIR)分析
2.3.7 X 射线光电子能谱(XPS)分析
第3章 表征结果与讨论
3.1 粉晶 X 射线衍射结果分析
3.2 扫描电镜结果分析
3.3 透射电子显微镜结果分析
3.4 氮气吸附脱附结果分析
3.5 傅里叶变换红外光谱结果分析
3.6 X 射线光电子能谱结果分析
3.7 紫外-可见光漫反射光谱结果分析
第4章 TiO2微球光催化剂的光催化性能研究
4.1 实验材料及仪器
4.2 光催化降解实验
4.2.1 目标污染物物的选择
4.2.2 酸性红 G 的性质及其溶液配制
4.2.3 酸性红 G 溶液的标准曲线及降解率计算方法
4.2.4 TiO2微球光催化剂的光催化降解实验设计
4.3 TiO2微球光催化剂的最优制备条件筛选
4.3.1 无水乙醇和去离子水配比对光催化效果的影响
4.3.2 NH4F 加入量对光催化效果的影响
4.3.3 钛酸正四丁酯加入量对光催化效果的影响
4.3.4 微波处理时间对光催化效果的影响
4.3.5 微波功率对光催化效果的影响
4.4 不同反应条件下酸性红 G 的降解
4.4.1 催化剂投加量的影响
4.4.2 反应时间的影响
4.4.3 光源种类的影响
4.4.4 TiO2微球光催化剂和 P25 可见光催化降解酸性红 G 对比实验
4.5 光催化机理分析
4.6 小结
第5章 结论及展望
5.1 结论
5.2 展望
参考文献
致谢(一)
致谢(二)
附录
本文编号：3848878
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