TiO 2 光催化过程中生成活性物质的选择性研究
发布时间：2021-10-21 02:02
近年来,科学技术飞速发展的同时,环境污染问题也日益严重。以有机染料为代表的有机污染物成为水系环境治理的热点和难点。传统的物理、化学和生物等治理方法存在诸多问题,已不能适应我们对美好生活的需求。以TiO2为代表的纳米半导体光催化材料因其降解效率高,无二次污染等优点而被广泛应用于有机染料废水的处理。虽然关于TiO2光催化性能研究的报道层出不穷,但是有关TiO2选择性催化机理的研究却鲜有报道。本课题针对TiO2的晶相组分影响催化降解有机物机理,和选择性生成活性物质的相关内容主要做了如下工作:（1）通过有氧焙烧法分别制备了不同晶相组分的TiO2,运用X射线粉末衍射（XRD）,Raman光谱,比表面分析以及紫外漫反射等表征方法表征了TiO2的晶相组分和光学性能。结果表明当金红石相组分逐渐变高时,带隙宽度逐渐变小。比表面也随之变小,所以调控TiO2催化剂的晶相组分比例可调控其催化性能。（2）以pH=3的甲基橙-亚甲基蓝（MO-MB）水溶液为模型体...
【文章来源】：河北大学河北省
【文章页数】：64 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
光催化剂表面反应机理图[47]
第一章绪论5虽然金红石型TiO2和锐钛矿型TiO2晶系相同，催化性能却有很大的差异，因为八面体基本单元的连接方式以及变形程度的不同。图1-2和图1-3分别是金红石型TiO2和锐钛矿型TiO2晶胞的链接方式和晶型结构示意图。如图1-2所示，锐钛矿型TiO2（a）采用的是共楞的连接方式，而金红石型TiO2（b）却是对称性更高的共顶点的连接方式[46]。金红石型TiO2晶体结构与锐钛矿型TiO2相比排列更紧密，导致比表面较小，在反应中吸附性较差，因此影响其催化性能。例如在陶畅[11]报道锐钛矿比金红石更倾向产生O2，主要是因为锐钛矿(101)面和金红石的(110)面表面自由能较低，所以是最有效易得和最常用的晶面[71]，而金红石的(110)面与锐钛矿的(101)面相比，更容易产生更稳定的Ti5c-O2c键[71,72]，因此金红石表面氧空位(OV)的密度更高，为O2的产生提供活性位点。图1-2TiO2结构单元的连接(a)共楞(b)共顶点[46]Fig.1-2ConnectionstoTiO2StructuralUnits(a)Co-corrugated(b)Co-Vertex[46]图1-3TiO2晶型结构示意图[49]Fig.1-3TiO2crystalstructurediagram[49]在众多半导体光催化剂材料中，性质稳定、方便易制的TiO2倍受研究学者的青睐。为了提高TiO2光催化效率，相关学者进行了以下研究：(1)TiO2-金属氧/硫化物复合材料：TiO2与金属氧/硫化物可以形成一种n-n或p-n型的异质结构复合光催化剂。Qin等人[42]合成CdS/TiO2纳米纤维，在可见光范围内对醇选择性氧化成醛，具有很高的光催化活性。(2)掺杂和缺陷调控：在TiO2晶格中掺入金属或非金属，可以拓宽TiO2的光谱响应范围。Zhu等人[43]制备的Pt@TiO2核壳材料，运用可见光，在降解甲醛的实验中，降解
第一章绪论5虽然金红石型TiO2和锐钛矿型TiO2晶系相同，催化性能却有很大的差异，因为八面体基本单元的连接方式以及变形程度的不同。图1-2和图1-3分别是金红石型TiO2和锐钛矿型TiO2晶胞的链接方式和晶型结构示意图。如图1-2所示，锐钛矿型TiO2（a）采用的是共楞的连接方式，而金红石型TiO2（b）却是对称性更高的共顶点的连接方式[46]。金红石型TiO2晶体结构与锐钛矿型TiO2相比排列更紧密，导致比表面较小，在反应中吸附性较差，因此影响其催化性能。例如在陶畅[11]报道锐钛矿比金红石更倾向产生O2，主要是因为锐钛矿(101)面和金红石的(110)面表面自由能较低，所以是最有效易得和最常用的晶面[71]，而金红石的(110)面与锐钛矿的(101)面相比，更容易产生更稳定的Ti5c-O2c键[71,72]，因此金红石表面氧空位(OV)的密度更高，为O2的产生提供活性位点。图1-2TiO2结构单元的连接(a)共楞(b)共顶点[46]Fig.1-2ConnectionstoTiO2StructuralUnits(a)Co-corrugated(b)Co-Vertex[46]图1-3TiO2晶型结构示意图[49]Fig.1-3TiO2crystalstructurediagram[49]在众多半导体光催化剂材料中，性质稳定、方便易制的TiO2倍受研究学者的青睐。为了提高TiO2光催化效率，相关学者进行了以下研究：(1)TiO2-金属氧/硫化物复合材料：TiO2与金属氧/硫化物可以形成一种n-n或p-n型的异质结构复合光催化剂。Qin等人[42]合成CdS/TiO2纳米纤维，在可见光范围内对醇选择性氧化成醛，具有很高的光催化活性。(2)掺杂和缺陷调控：在TiO2晶格中掺入金属或非金属，可以拓宽TiO2的光谱响应范围。Zhu等人[43]制备的Pt@TiO2核壳材料，运用可见光，在降解甲醛的实验中，降解
【参考文献】：
期刊论文
[1]超薄CdS纳米片的制备及光催化性能研究[J]. 章伊婷,潘乐玲,钟文武,刘彦平,郭仁青. 合成材料老化与应用. 2018(02)
[2]Cu、Ni共掺杂ZnO光催化性能及机理[J]. 姜建辉,梁鹏举,刘速,赵俭波,徒康楠. 无机化学学报. 2018(03)
[3]纳米ZnO光催化材料的掺杂改性研究进展[J]. 吴奇,李晖,刘文文,高航,严赛宁,张欣. 四川环境. 2018(01)
[4]CdS复合光催化材料的研究进展[J]. 陈丰,陈晓,耿丽娟,陈志刚. 功能材料. 2018(01)
[5]真空紫外/曝气氧化降解苯甲羟肟酸模拟废水[J]. 张大超,陈敏,代振鹏,吴速英,王春英. 化工进展. 2017(07)
[6]纳米复合催化剂光催化活性研究进展[J]. 钟先锦,刘修树,林胜,何晓丽,方丽波. 中国环境管理干部学院学报. 2017(02)
[7]TiO2光催化剂负载改性和掺杂改性的方法综述[J]. 张伟,庞月森. 湖南城市学院学报(自然科学版). 2017(02)
[8]Ag改性TiO2纳米管阵列的光电化学性能研究[J]. 于濂清,张志萍,周小岩,董开拓,郝兰众,张亚萍. 中国石油大学学报(自然科学版). 2015(03)
[9]CdS/TiO2复合纳米粒子的制备及其产氢性能[J]. 宋艳,康绍辉,杨志平,李大炳,樊兴,王宏智. 精细化工. 2014(07)
[10]掺杂ZnO光催化剂研究进展[J]. 秦祖赠,苏通明,蒋月秀,刘瑞雯,刘自力. 工业催化. 2014(03)
博士论文
[1]复合光催化剂的制备及其降解水中染料的应用研究[D]. 王铮.同济大学 2007
[2]多金属氧酸盐/氧化锆复合催化材料的制备及其性能研究[D]. 姜春杰.东北师范大学 2004
硕士论文
[1]微/纳米结构复合型TiO2光催化剂的制备及其光催化性能研究[D]. 张荷美.河北师范大学 2010
本文编号：3448026
【文章来源】：河北大学河北省
【文章页数】：64 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
光催化剂表面反应机理图[47]
第一章绪论5虽然金红石型TiO2和锐钛矿型TiO2晶系相同，催化性能却有很大的差异，因为八面体基本单元的连接方式以及变形程度的不同。图1-2和图1-3分别是金红石型TiO2和锐钛矿型TiO2晶胞的链接方式和晶型结构示意图。如图1-2所示，锐钛矿型TiO2（a）采用的是共楞的连接方式，而金红石型TiO2（b）却是对称性更高的共顶点的连接方式[46]。金红石型TiO2晶体结构与锐钛矿型TiO2相比排列更紧密，导致比表面较小，在反应中吸附性较差，因此影响其催化性能。例如在陶畅[11]报道锐钛矿比金红石更倾向产生O2，主要是因为锐钛矿(101)面和金红石的(110)面表面自由能较低，所以是最有效易得和最常用的晶面[71]，而金红石的(110)面与锐钛矿的(101)面相比，更容易产生更稳定的Ti5c-O2c键[71,72]，因此金红石表面氧空位(OV)的密度更高，为O2的产生提供活性位点。图1-2TiO2结构单元的连接(a)共楞(b)共顶点[46]Fig.1-2ConnectionstoTiO2StructuralUnits(a)Co-corrugated(b)Co-Vertex[46]图1-3TiO2晶型结构示意图[49]Fig.1-3TiO2crystalstructurediagram[49]在众多半导体光催化剂材料中，性质稳定、方便易制的TiO2倍受研究学者的青睐。为了提高TiO2光催化效率，相关学者进行了以下研究：(1)TiO2-金属氧/硫化物复合材料：TiO2与金属氧/硫化物可以形成一种n-n或p-n型的异质结构复合光催化剂。Qin等人[42]合成CdS/TiO2纳米纤维，在可见光范围内对醇选择性氧化成醛，具有很高的光催化活性。(2)掺杂和缺陷调控：在TiO2晶格中掺入金属或非金属，可以拓宽TiO2的光谱响应范围。Zhu等人[43]制备的Pt@TiO2核壳材料，运用可见光，在降解甲醛的实验中，降解
第一章绪论5虽然金红石型TiO2和锐钛矿型TiO2晶系相同，催化性能却有很大的差异，因为八面体基本单元的连接方式以及变形程度的不同。图1-2和图1-3分别是金红石型TiO2和锐钛矿型TiO2晶胞的链接方式和晶型结构示意图。如图1-2所示，锐钛矿型TiO2（a）采用的是共楞的连接方式，而金红石型TiO2（b）却是对称性更高的共顶点的连接方式[46]。金红石型TiO2晶体结构与锐钛矿型TiO2相比排列更紧密，导致比表面较小，在反应中吸附性较差，因此影响其催化性能。例如在陶畅[11]报道锐钛矿比金红石更倾向产生O2，主要是因为锐钛矿(101)面和金红石的(110)面表面自由能较低，所以是最有效易得和最常用的晶面[71]，而金红石的(110)面与锐钛矿的(101)面相比，更容易产生更稳定的Ti5c-O2c键[71,72]，因此金红石表面氧空位(OV)的密度更高，为O2的产生提供活性位点。图1-2TiO2结构单元的连接(a)共楞(b)共顶点[46]Fig.1-2ConnectionstoTiO2StructuralUnits(a)Co-corrugated(b)Co-Vertex[46]图1-3TiO2晶型结构示意图[49]Fig.1-3TiO2crystalstructurediagram[49]在众多半导体光催化剂材料中，性质稳定、方便易制的TiO2倍受研究学者的青睐。为了提高TiO2光催化效率，相关学者进行了以下研究：(1)TiO2-金属氧/硫化物复合材料：TiO2与金属氧/硫化物可以形成一种n-n或p-n型的异质结构复合光催化剂。Qin等人[42]合成CdS/TiO2纳米纤维，在可见光范围内对醇选择性氧化成醛，具有很高的光催化活性。(2)掺杂和缺陷调控：在TiO2晶格中掺入金属或非金属，可以拓宽TiO2的光谱响应范围。Zhu等人[43]制备的Pt@TiO2核壳材料，运用可见光，在降解甲醛的实验中，降解
【参考文献】：
期刊论文
[1]超薄CdS纳米片的制备及光催化性能研究[J]. 章伊婷,潘乐玲,钟文武,刘彦平,郭仁青. 合成材料老化与应用. 2018(02)
[2]Cu、Ni共掺杂ZnO光催化性能及机理[J]. 姜建辉,梁鹏举,刘速,赵俭波,徒康楠. 无机化学学报. 2018(03)
[3]纳米ZnO光催化材料的掺杂改性研究进展[J]. 吴奇,李晖,刘文文,高航,严赛宁,张欣. 四川环境. 2018(01)
[4]CdS复合光催化材料的研究进展[J]. 陈丰,陈晓,耿丽娟,陈志刚. 功能材料. 2018(01)
[5]真空紫外/曝气氧化降解苯甲羟肟酸模拟废水[J]. 张大超,陈敏,代振鹏,吴速英,王春英. 化工进展. 2017(07)
[6]纳米复合催化剂光催化活性研究进展[J]. 钟先锦,刘修树,林胜,何晓丽,方丽波. 中国环境管理干部学院学报. 2017(02)
[7]TiO2光催化剂负载改性和掺杂改性的方法综述[J]. 张伟,庞月森. 湖南城市学院学报(自然科学版). 2017(02)
[8]Ag改性TiO2纳米管阵列的光电化学性能研究[J]. 于濂清,张志萍,周小岩,董开拓,郝兰众,张亚萍. 中国石油大学学报(自然科学版). 2015(03)
[9]CdS/TiO2复合纳米粒子的制备及其产氢性能[J]. 宋艳,康绍辉,杨志平,李大炳,樊兴,王宏智. 精细化工. 2014(07)
[10]掺杂ZnO光催化剂研究进展[J]. 秦祖赠,苏通明,蒋月秀,刘瑞雯,刘自力. 工业催化. 2014(03)
博士论文
[1]复合光催化剂的制备及其降解水中染料的应用研究[D]. 王铮.同济大学 2007
[2]多金属氧酸盐/氧化锆复合催化材料的制备及其性能研究[D]. 姜春杰.东北师范大学 2004
硕士论文
[1]微/纳米结构复合型TiO2光催化剂的制备及其光催化性能研究[D]. 张荷美.河北师范大学 2010
本文编号：3448026
本文链接：https://www.wllwen.com/kejilunwen/huaxue/3448026.html
教材专著
