多级有序C/Nd 2 O 3 /TiO 2 的制备及光催化性能与理论研究
发布时间：2022-02-09 22:29
采用溶胶-凝胶法制备了介孔TiO2、C/TiO2、Nd2O3/TiO2和C/Nd2O3/TiO2,并以阴离子表面活性剂十二烷基苯磺酸钠（SDBS）和聚苯乙烯（PS）胶晶为模板剂制备了SDBS/C/Nd2O3/TiO2和多级有序C/Nd2O3/TiO2催化材料。通过SEM、TEM、XRD、XPS、UV-vis DRS和N2吸附-脱附表征手段和理论计算对所制备催化材料的表面形貌、晶型、化学形态、光吸收性能,比表面积和孔容以及电子结构和态密度等性能进行探析。并以甲基橙溶液为探针,在可见光条件下对制备材料进行光催化性能测试,并对其光催化机理进行了探讨。根据表征结果可知多级有序C/Nd2O3/TiO2催化剂...
【文章来源】：齐齐哈尔大学黑龙江省
【文章页数】：48 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
介孔C/Nd2O3/TiO2元素配比的确定Fig.3.1ThedeterminationofthematchingratioofmesoporousC/Nd2O3/TiO2
图 3.3 催化材料的 XRD 谱图Fig.3.3 XRD spectrum of catalytic materials以看出所有样品表现出 TiO2的特征衍射峰，而且根钛矿型，并且没有检测出其他的峰。掺杂 Nd2O3的峰位基本上是一致的，其原因可能是 Nd2O3掺杂元素含量比较低，低于 XRD 测试仪器的检测范围表 3.6 催化剂结构信息Tab.3.6 The structural information for the samples介孔C/TiO2介孔Nd2O3/TiO2介孔C/Nd2O3/TiO2SDBSNd2O3/T3.16 3.14 3.12 3.063.12 2.79 2.65
紫外漫反射光谱（A）和紫外光吸收对禁带宽度谱图（B）。其中图 3.4a/TiO2、介孔 Nd2O3/TiO2、介孔 TiO2、多级有序 C/Nd2O3/TiO2、介孔 C/NdS/C/Nd2O3/TiO2。图 3.4A 中可知，在波长小于 400 nm 范围内吸收明显是 TiO2固有的吸。通过掺杂非金属 C 元素后，TiO2吸收边向长波方向移动，并且随着稀d2O3的掺入，其吸收边向长波方向移动距离增大，且在波长为 550 和 5个吸收峰，这是 Nd 元素特有的属性，从而证明 Nd2O3成功掺杂到催化元素之后改变了其内部的能带结构和电子结构，可能在 TiO2的价带和间能级，光生电子和空穴可以通过这些中间能级发生跃迁，因此所需的可见光范围，从而使掺杂的 TiO2具有可见光吸收吸能，使其对可见光提高。通过加入模板剂改变 TiO2的形貌发现多级有序 C/Nd2O3/Nd2O3/TiO2对紫外光吸收强度优于其他催化材料。从图 3B 可知，根据吸收光的能量，可以求出制备的催化材料的禁带宽度，如表 3.6 所示。其宽度为 3.19 eV，多级有序 C/Nd2O3/TiO2催化材料为 2.91eV，其多孔结光线，能够提高光的捕获，从而可以增强光催化活性。
【参考文献】：
期刊论文
[1]溶胶-凝胶法制备共掺杂负载型二氧化钛光催化剂[J]. 苗征,朱绒霞,赵建峰. 空军工程大学学报(自然科学版). 2016(06)
[2]溶胶-凝胶法制备掺杂镧的二氧化钛及光催化性能[J]. 郭玉玮,刘文芳,丁永萍. 河南大学学报(自然科学版). 2016(03)
[3]WO3/TiO2复合材料的制备及对甲醛的光催化降解研究[J]. 董金龙,史艳茹,任跃红,牛俊杰,王尚义. 中北大学学报(自然科学版). 2014(02)
[4]软模板法制备二氧化钛纳米晶及表征[J]. 李咏,宋伟明,韩雪佳,李世兴,杨颖,何锡凤. 人工晶体学报. 2014(04)
[5]碳掺杂二氧化钛粉体的制备及光催化性能研究[J]. 王志,魏静. 安全与环境工程. 2014(02)
[6]溶胶-凝胶法制备纳米TiO2粉体的研究进展[J]. 曾爱香,罗丽,胡凯龙. 材料导报. 2013(19)
[7]二氧化钛光催化材料及其改性技术研究进展[J]. 陈琳,杨苏东,王传义,马鹏程. 离子交换与吸附. 2013(01)
[8]改性TiO2纳米粒子用于可见光催化反应[J]. 范济民,赵志换,王建业,王志忠. 应用化工. 2012(09)
[9]具有可见光响应的改性纳米TiO2研究进展[J]. 裴振昭,王飞,何顺林,梁亚涛,宋宁. 河北工程大学学报(自然科学版). 2012(02)
[10]氮掺杂二氧化钛光催化降解甲基橙的研究[J]. 左玉香. 化学工程师. 2011(11)
硕士论文
[1]锌掺杂二氧化钛/石墨烯的制备及其光催化性能的研究[D]. 庞朔.吉林大学 2016
[2]介孔二氧化钛纳米材料的可控制备及改性研究[D]. 黄忠宁.南昌航空大学 2016
[3]纳米二氧化钛复合材料的制备及其性能研究[D]. 贺天成.燕山大学 2015
[4]溶胶-凝胶法制备TiO2及其光催化性能的研究[D]. 李红梅.中国石油大学(华东) 2014
[5]二氧化钛纳米光催化剂的制备及其性能研究[D]. 马志丽.湖南大学 2013
本文编号：3617752
【文章来源】：齐齐哈尔大学黑龙江省
【文章页数】：48 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
介孔C/Nd2O3/TiO2元素配比的确定Fig.3.1ThedeterminationofthematchingratioofmesoporousC/Nd2O3/TiO2
图 3.3 催化材料的 XRD 谱图Fig.3.3 XRD spectrum of catalytic materials以看出所有样品表现出 TiO2的特征衍射峰，而且根钛矿型，并且没有检测出其他的峰。掺杂 Nd2O3的峰位基本上是一致的，其原因可能是 Nd2O3掺杂元素含量比较低，低于 XRD 测试仪器的检测范围表 3.6 催化剂结构信息Tab.3.6 The structural information for the samples介孔C/TiO2介孔Nd2O3/TiO2介孔C/Nd2O3/TiO2SDBSNd2O3/T3.16 3.14 3.12 3.063.12 2.79 2.65
紫外漫反射光谱（A）和紫外光吸收对禁带宽度谱图（B）。其中图 3.4a/TiO2、介孔 Nd2O3/TiO2、介孔 TiO2、多级有序 C/Nd2O3/TiO2、介孔 C/NdS/C/Nd2O3/TiO2。图 3.4A 中可知，在波长小于 400 nm 范围内吸收明显是 TiO2固有的吸。通过掺杂非金属 C 元素后，TiO2吸收边向长波方向移动，并且随着稀d2O3的掺入，其吸收边向长波方向移动距离增大，且在波长为 550 和 5个吸收峰，这是 Nd 元素特有的属性，从而证明 Nd2O3成功掺杂到催化元素之后改变了其内部的能带结构和电子结构，可能在 TiO2的价带和间能级，光生电子和空穴可以通过这些中间能级发生跃迁，因此所需的可见光范围，从而使掺杂的 TiO2具有可见光吸收吸能，使其对可见光提高。通过加入模板剂改变 TiO2的形貌发现多级有序 C/Nd2O3/Nd2O3/TiO2对紫外光吸收强度优于其他催化材料。从图 3B 可知，根据吸收光的能量，可以求出制备的催化材料的禁带宽度，如表 3.6 所示。其宽度为 3.19 eV，多级有序 C/Nd2O3/TiO2催化材料为 2.91eV，其多孔结光线，能够提高光的捕获，从而可以增强光催化活性。
【参考文献】：
期刊论文
[1]溶胶-凝胶法制备共掺杂负载型二氧化钛光催化剂[J]. 苗征,朱绒霞,赵建峰. 空军工程大学学报(自然科学版). 2016(06)
[2]溶胶-凝胶法制备掺杂镧的二氧化钛及光催化性能[J]. 郭玉玮,刘文芳,丁永萍. 河南大学学报(自然科学版). 2016(03)
[3]WO3/TiO2复合材料的制备及对甲醛的光催化降解研究[J]. 董金龙,史艳茹,任跃红,牛俊杰,王尚义. 中北大学学报(自然科学版). 2014(02)
[4]软模板法制备二氧化钛纳米晶及表征[J]. 李咏,宋伟明,韩雪佳,李世兴,杨颖,何锡凤. 人工晶体学报. 2014(04)
[5]碳掺杂二氧化钛粉体的制备及光催化性能研究[J]. 王志,魏静. 安全与环境工程. 2014(02)
[6]溶胶-凝胶法制备纳米TiO2粉体的研究进展[J]. 曾爱香,罗丽,胡凯龙. 材料导报. 2013(19)
[7]二氧化钛光催化材料及其改性技术研究进展[J]. 陈琳,杨苏东,王传义,马鹏程. 离子交换与吸附. 2013(01)
[8]改性TiO2纳米粒子用于可见光催化反应[J]. 范济民,赵志换,王建业,王志忠. 应用化工. 2012(09)
[9]具有可见光响应的改性纳米TiO2研究进展[J]. 裴振昭,王飞,何顺林,梁亚涛,宋宁. 河北工程大学学报(自然科学版). 2012(02)
[10]氮掺杂二氧化钛光催化降解甲基橙的研究[J]. 左玉香. 化学工程师. 2011(11)
硕士论文
[1]锌掺杂二氧化钛/石墨烯的制备及其光催化性能的研究[D]. 庞朔.吉林大学 2016
[2]介孔二氧化钛纳米材料的可控制备及改性研究[D]. 黄忠宁.南昌航空大学 2016
[3]纳米二氧化钛复合材料的制备及其性能研究[D]. 贺天成.燕山大学 2015
[4]溶胶-凝胶法制备TiO2及其光催化性能的研究[D]. 李红梅.中国石油大学(华东) 2014
[5]二氧化钛纳米光催化剂的制备及其性能研究[D]. 马志丽.湖南大学 2013
本文编号：3617752
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