氮、硫掺杂石墨烯量子点/二氧化钛复合材料的光催化性能研究

发布时间：2022-08-10 11:20

　　全球工业快速发展的背后是日益严重的环境问题。工业废水和有机染料的大量排放已经造成了严重的水污染。二氧化钛（TiO₂）得益于其廉价、强氧化性、无毒及耐腐蚀等众多优势,使其被广泛应用到光催化等领域。然而,TiO₂禁带宽度较窄（3.0-3.2 e V）,只能吸收小于380 nm的紫外光。另一方面,TiO₂的电子在被光照激发后,不能高效地传递到材料表面,更多的光生电子会与空穴复合,导致电子-空穴复合率较高,也限制了光催化性能。石墨烯量子点（GQDs）是一种准零维材料,因其纳米量级的尺寸具有量子局限效应,因此,GQDs也具有优越的电学、光学及磁学等多方面的性能。GQDs与石墨烯不同之处在于GQDs具有带隙,能够在外界条件激发下产生电子跃迁,具有半导体性质。研究报道指出GQDs由于其独特的电子能带结构使之具有优异的催化性能。已有文献报道可以通过制备TiO₂/GQDs复合材料来提高材料整体的催化性能。然而,目前的研究尚有许多需要改进之处,如:简便的合成方法、减少副产物以及降低成本等。基于以上考虑,我们采用“自下而... 

【文章页数】：75 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
Abstract
第一章 绪论
    1.1 引言
        1.1.1 研究背景与意义
        1.1.2 光催化技术的发展
    1.2 二氧化钛
        1.2.1 二氧化钛的结构与性质
        1.2.2 二氧化钛的形貌种类
        1.2.3 二氧化钛纳米管的制备方法
        1.2.4 二氧化钛的研究现状
    1.3 石墨烯量子点
        1.3.1 石墨烯量子点的结构与性质
        1.3.2 石墨烯量子点的性能与应用
        1.3.3 石墨烯量子点的制备方法
    1.4 二氧化钛，石墨烯量子点的非金属掺杂改性
        1.4.1 二氧化钛的非金属掺杂改性
        1.4.2 石墨烯量子点的非金属掺杂改性
    1.5 二氧化钛，石墨烯量子点的研究进展
    1.6 课题的选题依据和主要内容
第二章 实验方法和表征
    2.1 实验药品及仪器
        2.1.1 实验试剂
        2.1.2 实验仪器
    2.2 催化剂的制备
    2.3 催化剂的表征
        2.3.1 X射线衍射仪（XRD）
        2.3.2 拉曼光谱（Raman spectrum）
        2.3.3 扫描电子显微镜（SEM）
        2.3.4 透射电子显微镜（TEM）
        2.3.5 X射线光电子能谱分析（XPS）
        2.3.6 紫外-可见吸收光谱（UV-bis）
        2.3.7 红外线光谱（FTIR）
    2.4 光催化的测试方法
第三章 二氧化钛纳米管-石墨烯-氮、硫掺杂石墨烯量子点复合材料的制备及其光催化性能研究
    3.1 引言
    3.2 实验部分
        3.2.1 GO的制备
        3.2.2 TiO_2NT+rGO的制备
        3.2.3 TiO_2NT+rGO+N, S-GQDs的制备
    3.3 结果与讨论
        3.3.1 TiO_2NT+rGO+N, S-GQDs复合材料的结构分析
        3.3.2 TiO_2NT+rGO+N, S-GQDs复合材料的形貌分析
        3.3.3 TiO_2NT+rGO+N, S-GQDs复合材料的化学键合分析
        3.3.4 TiO_2NT+rGO+N, S-GQDs复合材料的光学性质分析
        3.3.5 TiO_2NT+rGO+N, S-GQDs复合材料的光催化性能分析
    3.4 本章小结
第四章 一步合成氮、硫共掺二氧化钛/石墨烯量子点复合材料
    4.1 引言
    4.2 实验部分
        4.2.1 N, S-TiO_2+N, S-GQDs的制备
        4.2.2 N, S-GQDs的制备
        4.2.3 N, S-GQDs（NST）的制备
    4.3 结果和讨论
        4.3.1 N, S-TiO_2+N, S-GQDs复合材料的结构分析
        4.3.2 N, S-TiO_2+N, S-GQDs复合材料的形貌分析
        4.3.3 N, S-TiO_2+N, S-GQDs复合材料的化学键合分析
        4.3.4 N, S-TiO_2+N, S-GQDs复合材料的光学性质分析
        4.3.5 N, S-TiO_2+N, S-GQDs复合材料的能带结构分析
        4.3.6 N, S-TiO_2+N, S-GQDs复合材料的光催化性能分析
    4.4 本章小结
第五章 结论与创新点
    5.1 结论
    5.2 创新点
参考文献
攻读硕士期间发表的成果
致谢


【参考文献】：
期刊论文
[1]氮掺杂TiO2的冲击合成及可见光催化活性研究[J]. 刘建军,张红玲,陈鹏万,高翔,崔乃夫.  高压物理学报. 2013(01)



本文编号：3673544