花状氢氧化镍微球、二氧化钛及其复合物的制备、吸附与光催化性能研究

发布时间：2017-09-26 16:10

  本文关键词：花状氢氧化镍微球、二氧化钛及其复合物的制备、吸附与光催化性能研究

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【摘要】：近年来,半导体因其独特的优越性被广泛用作光催化材料。目前,半导体复合形成的储能型光催化剂成为光催化技术的研究热点。储能型光催化剂不仅具有光催化降解能力,而且可以将其在光照时储存的氧化还原能量在黑暗条件下释放,继续表现出催化活性,拓宽了光催化剂的应用范围。本论文分别制备了p—型半导体氢氧化镍、n—半导体二氧化钛及二者的复合物,并进一步研究分析了氢氧化镍、二氧化钛及其复合物的吸附、光催化性能,并探索了复合物的储能光催化性能。具体内容和结果如下:1、采用直接水热法制备得到花状氢氧化镍微球,研究了六水合氯化镍、氨水等因素对花状氢氧化镍微球形貌的影响;筛选形貌较好的制备条件,合成四种花状氢氧化镍微球。采用XRD、SEM和BET对样品进行了表征;以刚果红和亚甲基蓝为模型污染物,对样品的吸附和光催化性能进行测试。实验结果表明四种花状氢氧化镍微球形貌较为理想,且对模型污染物的吸附率均达到90%以上;但受到禁带宽度的影响,四种花状氢氧化镍微球的光催化性能表现一般。本研究选择其中性能最优的氢氧化镍来制备复合物。2、以钛酸四丁酯为前驱体,无水乙醇为溶剂,氢氟酸为表面活性剂,改变不同条件制备四种二氧化钛。结果显示,四种二氧化钛均为锐钛矿相。二氧化钛因氢氟酸的添加表现出较高的光催化活性,而改变染料溶液的pH会影响二氧化钛的性能。当pH值较小时,四种二氧化钛的吸附效果均不理想,随pH值的增加,吸附率逐渐增加,在pH=11时,四种二氧化钛吸附效果最佳且均具有较高的光催化降解能力。3、采用一步合成法和分步合成法制备了六种复合物。实验结果表明,六种复合物的形貌受到了反应温度、制备方法、添加剂等因素的影响;一步合成法制备的复合物吸附和光催化性能较好。复合物具有光催化能力,但光催化能力与未复合二氧化钛的光催化能力相当,制备复合物以提高光催化性能的目的没有达到,推测原因可能是复合物中p—n异质结构形成不理想。储能光催化实验结果显示,复合物的储能光催化性能均不够理想,这可能与复合物的p—n异质结的形成情况、紫外光光照强度等因素有关。
【关键词】：花状氢氧化镍 二氧化钛 复合物 吸附 光催化 储能光催化
【学位授予单位】：浙江工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：X703;O643.36
【目录】：

• 致谢5-6
• 摘要6-8
• ABSTRACT8-10
• 引言10-14
• 第一章 绪论14-28
• 1.1 研究背景14-15
• 1.2 半导体复合材料15-18
• 1.2.1 半导体复合材料概述15
• 1.2.2 p—n异质结理论及其界面的电荷迁移规律15-17
• 1.2.3 p—n型异质结储能型光催化剂研究进展17-18
• 1.3 p—型半导体氢氧化镍18-21
• 1.3.1 氢氧化镍的结构18-19
• 1.3.2 氢氧化镍制备中的影响因素19-20
• 1.3.3 花状氢氧化镍的研究进展20-21
• 1.4 n—型半导体二氧化钛21-24
• 1.4.1 二氧化钛的晶体结构21-22
• 1.4.2 二氧化钛的光催化过程22-23
• 1.4.3 影响二氧化钛光催化活性的因素23
• 1.4.4 二氧化钛在光催化过程中存在的问题23-24
• 1.5 氢氧化镍和二氧化钛复合物研究进展24-26
• 1.6 本文研究目的与内容26-28
• 1.6.1 本文研究的目的26
• 1.6.2 本文研究的内容26-27
• 1.6.3 本文的创新性27-28
• 第二章 实验部分28-38
• 2.1 实验材料与设备28-29
• 2.1.1 实验试剂28
• 2.1.2 实验仪器与设备28-29
• 2.2 花状氢氧化镍微球、二氧化钛及其复合物的制备29-32
• 2.2.1 花状氢氧化镍微球的制备29-30
• 2.2.2 二氧化钛的制备30-31
• 2.2.3 复合物的制备31-32
• 2.3 花状氢氧化镍微球、二氧化钛及其复合物的表征32-33
• 2.3.1 SEM测试32
• 2.3.2 TEM测试32
• 2.3.3 XRD测试32-33
• 2.3.4 BET测试33
• 2.4 花状氢氧化镍微球、二氧化钛及其复合物的性能测试33-36
• 2.4.1 花状氢氧化镍微球、二氧化钛及其复合物的吸附性能测试33-34
• 2.4.2 花状氢氧化镍微球、二氧化钛及其复合物的光催化性能测试34-35
• 2.4.3 复合物的储能光催化性能测试35-36
• 2.5 分析方法36-38
• 第三章 花状氢氧化镍微球、二氧化钛及其复合物的表征38-56
• 3.1 花状氢氧化镍微球的表征38-46
• 3.1.1 花状氢氧化镍微球制备影响的因素38-43
• 3.1.2 花状氢氧化镍微球的表征43-46
• 3.2 二氧化钛的表征46-50
• 3.2.1 二氧化钛的TEM测试46-48
• 3.2.2 二氧化钛的XRD测试48-50
• 3.3 复合物的表征50-54
• 3.3.1 一步合成法制备的复合物的表征50-51
• 3.3.2 分步合成法制备的复合物的表征51-54
• 3.4 本章小结54-56
• 第四章 花状氢氧化镍微球、二氧化钛及其复合物的吸附、光催化性能研究56-78
• 4.1 花状氢氧化镍微球的吸附、光催化性能研究56-63
• 4.1.1 花状氢氧化镍微球的吸附性能研究56-60
• 4.1.2 花状氢氧化镍的光催化性能研究实验60-63
• 4.2 二氧化钛的吸附、光催化性能结果与分析63-67
• 4.2.1 二氧化钛的吸附性能结果与分析63-64
• 4.2.2 二氧化钛的光催化性能研究64-67
• 4.3 复合物的吸附、光催化和储能光催化性能结果与分析67-77
• 4.3.1 复合物的吸附性能结果与分析67-68
• 4.3.2 复合物的光催化性能研究68-72
• 4.3.3 复合物的储能光催化性能研究72-76
• 4.3.4 复合物储能光催化性能影响因素76-77
• 4.4 本章小结77-78
• 第五章 结论78-82
• 5.1 结论78-79
• 5.2 展望79-82
• 参考文献82-88
• 作者简介88
• 1 作者简历88
• 2 攻读硕士学位期间发表的学术论文88

【参考文献】

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本文编号：924454