二维Ti 3 C 2 掺杂TiO 2 纳米纤维的制备及其光催化性能研究

发布时间：2024-03-24 20:05

　　近年来,染料废水导致的环境问题引起了广泛的关注。这些有色废水是水体富营养化的主要来源,严重威胁到人类的生存环境。传统的处理方法如物理吸附、化学氧化、生物降解等虽然能够去除染料,但是成本较高、容易造成二次污染,产生的不稳定代谢物中间体会对人类健康产生不利的影响。光催化降解技术是利用光子能量,通过合适的光催化剂,使化学反应在更为温和的条件下发生,是一种环境友好型的绿色降解技术。TiO₂作为一种半导体光催化剂,具有良好的光催化活性、优异的化学稳定性和环境友好性,已经广泛的应用于环境修复、水分解、人工光合作用等领域。但是基于TiO₂的光催化工艺存在两个缺点,一方面是TiO₂存在较大的带隙和光生载流子的快速复合问题;另一方面,常用的纳米颗粒型TiO₂具有易团聚和比表面积小的缺点,使其光催化活性不能充分发挥,并且TiO₂纳米颗粒不易从染料废水中分离回收。因此,制备出一种具有高光催化活性和可回收性的新型TiO₂基功能材料将会有广阔的发展前景和研究意义。静电纺丝技术作为一...

【文章页数】：72 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
第一章 绪论
    1.1 引言
    1.2 TiO₂ 光催化剂的概述
        1.2.1 TiO₂ 的结构与性质
        1.2.2 光催化染料降解的机理
        1.2.3 提高TiO₂ 光催化性能的方法
    1.3 静电纺TiO₂ 纳米纤维
        1.3.1 静电纺丝技术的基本原理及其影响因素
        1.3.2 静电纺TiO₂纳米纤维的制备
    1.4 MXene材料概述
        1.4.1 MXene材料简介
        1.4.2 MXene材料的结构
        1.4.3 MXene材料的制备
        1.4.4 MXene材料的应用
    1.5 本课题的研究内容与意义
        1.5.1 研究内容
        1.5.2 研究意义
第二章 Ti₃C₂@TiO₂ 纳米纤维膜的制备与表征
    2.1 前言
    2.2 实验原料与设备
        2.2.1 合成TiO₂ 纳米纤维膜的实验原料
        2.2.2 合成二维Ti₃C₂ 的实验原料
        2.2.3 合成Ti₃C₂@TiO₂纳米纤维膜的实验原料
        2.2.4 实验设备
    2.3 实验内容
        2.3.1 TiO₂ 纳米纤维膜的制备
        2.3.2 二维Ti₃C₂ 的制备
        2.3.3 Ti₃C₂@TiO₂ 纳米纤维膜的制备
    2.4 结构表征与测试
        2.4.1 扫描电子显微镜(SEM)
        2.4.2 透射电子显微镜(TEM)
        2.4.3 X射线衍射仪(XRD)
        2.4.4 比表面积分析仪(BET)
        2.4.5 紫外-可见分光光度计(UV-vis)
        2.4.6 X射线光电子能谱仪(XPS)
        2.4.7 拉伸性能测试
        2.4.8 光催化性能测试
    2.5 本章小结
第三章 Ti₃C₂@TiO₂ 纳米纤维膜的结构特征研究
    3.1 引言
    3.2 形貌与结构分析
        3.2.1 TiO₂ 纳米纤维膜的形貌表征
        3.2.2 Ti₃C₂ 含量对纤维膜形貌结构的影响
    3.3 晶相分析
        3.3.1 TiO₂ 纳米纤维膜的XRD分析
        3.3.2 TiO₂ 纳米纤维膜的TEM分析
        3.3.3 二维Ti₃C₂的XRD分析
        3.3.4 二维Ti₃C₂的TEM分析
        3.3.5 Ti₃C₂@TiO₂ 纳米纤维膜的XRD分析
        3.3.6 Ti₃C₂@TiO₂ 纳米纤维膜的TEM分析
    3.4 XPS分析
    3.5 光学性能分析
    3.6 比表面积及孔径分析
    3.7 力学性能分析
    3.8 本章小结
第四章 Ti₃C₂@TiO₂ 纳米纤维膜的光催化降解性能研究
    4.1 前言
    4.2 光催化性能测试
        4.2.1 染料的配制
        4.2.2 光催化实验装置
        4.2.3空白实验
    4.3 Ti₃C₂@TiO₂ 纳米纤维膜的光催化性能研究
        4.3.1 Ti₃C₂@TiO₂ 纳米纤维膜降解MB染料
        4.3.2 Ti₃C₂@TiO₂ 纳米纤维膜降解MB的动力学分析
        4.3.3 Ti₃C₂@TiO₂ 纳米纤维膜降解RhB染料
        4.3.4 Ti₃C₂@TiO₂ 纳米纤维膜降解RhB的动力学分析
    4.4 Ti₃C₂@TiO₂ 纳米纤维膜的循环使用性能研究
        4.4.1 Ti₃C₂@TiO₂ 纳米纤维膜降解MB的循环实验
        4.4.2 Ti₃C₂@TiO₂ 纳米纤维膜降解RhB的循环实验
    4.5 Ti₃C₂@TiO₂ 纳米纤维膜与P25 TiO₂ 光催化性能对比
    4.6 Ti₃C₂@TiO₂ 纳米纤维膜的光催化降解机理
    4.7 本章小结
第五章 结论与展望
    5.1 结论
    5.2 展望
参考文献
致谢



本文编号：3937940