微波水热法制备硫、锆和硫-锆掺杂TiO 2 光催化剂及其光催化活性的研究

发布时间：2023-12-02 11:25

　　本文采用微波水热法制备了三种掺杂型光催化剂,分别为硫、锆单掺杂(TiO₂-S、TiO₂-Zr)和锆-硫共掺杂(TiO₂-Zr-S)。通过正交试验和单因素实验,具体分析以下因素:掺杂比例、微波水热平行合成仪的设置参数(合成功率、合成温度、合成时间),马弗炉的(煅烧温度、煅烧时间)对三种掺杂型光催化剂活性的影响。以甲基橙溶液(10mg.mL^-1)作为模拟污染物,通过改变自制紫外灯、微波(MW)、微波-紫外(MW-UV)、微波-超声-紫外(MW-UT-UV)、可见光等催化降解条件来进行光催化降解实验,探讨不同催化降解条件对三种掺杂型光催化剂的光催化活性的影响。将经过催化降解的三种催化剂洗净、烘干并反复投入甲基橙溶液的降解实验中,考察三种掺杂型催化剂的稳定性。通过X射线衍射分析(XRD)、扫描电子显微镜分析(FESEM)、X射线能谱分析(XPS)、N₂吸附-脱附分析(BET)、热重示差分析(TG-DTG)、紫外-可见漫反射光谱分析(UV-Vis)、荧光光谱分析(PL和PEL)、红外光谱...

【文章页数】：102 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
abstract
第一章 前言
    1.1 TiO₂光催化剂概述
        1.1.1 TiO₂光催化剂晶型结构
        1.1.2 TiO₂光催化机理
        1.1.3 TiO₂光催化剂的制备方法
            1.1.3.1 溶胶—凝胶法
            1.1.3.2 水热法
            1.1.3.3 微波水热合成法
            1.1.3.4 液相沉积法法
        1.1.4 离子掺杂改性TiO₂光催化剂
            1.1.4.1 金属离子掺杂
            1.1.4.2 非金属离子掺杂
            1.1.4.3 共掺杂
            1.1.4.4 S和 Zr元素掺杂改性TiO₂ 催化剂的研究进展
        1.1.5 改性TiO₂光催化剂的其他方法
        1.1.6 TiO₂光催化剂的应用
            1.1.6.1 环境净化方面的应用
            1.1.6.2 抗菌消炎
            1.1.6.3 能源方面的应用
            1.1.6.4 纸制品
            1.1.6.5 建筑材料与化妆品
    1.2 微波化学
        1.2.1 微波化学简介
        1.2.2 微波在有机合成中的应用
        1.2.3 微波在无机合成中的应用
        1.2.4 微波在分析化学中的应用
        1.2.5 微波水热法制备TiO₂的研究进展
    1.3 选题的依据以及课题内容、意义
        1.3.1 选题依据以及课题内容
        1.3.2 课题意义
    1.4 本文创新点
第二章 实验部分
    2.1 实验试剂
    2.2 实验仪器
    2.3 实验内容
        2.3.1 微波水热法制备掺杂型TiO₂光催化剂
        2.3.2 TiO₂光催化剂催化活性及稳定性实验
    2.4 掺杂型TiO₂光催化剂的结构分析及表征
        2.4.1 X射线衍射分析(XRD)
        2.4.2 扫描电子显微镜与能谱分析(FESEM与 EDS)
        2.4.3 X射线光电子能谱分析(XPS)
        2.4.4 N₂吸附-脱附分析
        2.4.5 热分析
        2.4.6 紫外可见漫反射光谱分析(UV-Vis)
        2.4.7 傅里叶变换红外光谱分析(FTIR)
        2.4.8 荧光光谱分析(PL和PEL)
第三章 硫掺杂TiO₂光催化剂的制备及其光催化活性
    3.1 TiO₂-S光催化剂的制备
    3.2 TiO₂-S催化剂的光催化活性
        3.2.1 S掺杂量对TiO₂-S光催化活性的影响
        3.2.2 微波水热合成功率对TiO₂-S光催化活性的影响
        3.2.3 微波水热合成温度对TiO₂-S光催化活性的影响
        3.2.4 微波水热合成时间对TiO₂-S光催化活性的影响
        3.2.5 煅烧温度对TiO₂-S光催化活性的影响
        3.2.6 煅烧时间对TiO₂-S光催化活性的影响
    3.3 降解条件对TiO₂-S光催化活性的影响
        3.3.1 微波、超声强化TiO₂-S光催化活性
        3.3.2 TiO₂-S在可见光下的光催化活性
        3.3.3 TiO₂-S的稳定性测试
    3.4 TiO₂-S光催化剂的表征结果
        3.4.1 FESEM以及EDS分析
        3.4.2 XPS分析
        3.4.3 TG-DTG 分析
        3.4.4 N₂吸附-脱附分析
        3.4.5 紫外-可见吸收光谱(UV-Vis)
        3.4.6 荧光光谱分析(PL和PEL)
    3.5 小结
第四章 锆掺杂TiO₂光催化剂的制备及其光催化活性
    4.1 TiO₂-Zr光催化剂的制备
    4.2 TiO₂-Zr光催化剂的催化活性
        4.2.1 Zr掺杂量对TiO₂-Zr光催化活性的影响
        4.2.2 微波水热合成功率对TiO₂-Zr光催化活性的影响
        4.2.3 微波水热合成温度对TiO₂-Zr光催化活性的影响
        4.2.4 微波水热合成时间对TiO₂-Zr光催化活性的影响
        4.2.5 煅烧温度对TiO₂-Zr光催化活性的影响
        4.2.6 煅烧时间对TiO₂-Zr光催化活性的影响
    4.3 降解条件对TiO₂-Zr光催化活性的影响
        4.3.1 微波、超声强化TiO₂-Zr的光催化活性
        4.3.2 TiO₂-Zr在可见光下的光催化活性
        4.3.3 TiO₂-Zr光催剂稳定性实验
    4.4 TiO₂-Zr光催化剂的表征结果
        4.4.1 FESEM分析
        4.4.2 XPS分析
        4.4.3 TG-DTG分析
        4.4.4 N₂吸附-脱附分析
        4.4.5 紫外-可见吸收光谱分析(UV-Vis)
        4.4.6 荧光光谱分析(PL和PEL)
    4.5 小结
第五章 锆-硫共掺杂TiO₂光催化剂的制备及其光催化活性
    5.1 TiO₂-Zr-S光催化剂的制备
    5.2 TiO₂-Zr-S光催化剂的催化活性
        5.2.1 锆和硫掺杂量对TiO₂-Zr-S光催化活性的影响
        5.2.2 微波水热合成功率对TiO₂-Zr-S光催化活性的影响
        5.2.3 微波水热合成温度对TiO₂-Zr-S光催化活性的影响
        5.2.4 微波水热合成时间对TiO₂-Zr-S光催化活性的影响
        5.2.5 煅烧温度对TiO₂-Zr-S光催化活性的影响
        5.2.6 煅烧时间对TiO₂-Zr-S光催化活性的影响
    5.3 降解条件对TiO₂-Zr-S光催化活性的影响
        5.3.1 微波、超声对TiO₂-Zr-S的强化作用
        5.3.2 TiO₂-Zr-S在可见光下的光催化活性
        5.3.3 TiO₂-Zr-S光催剂稳定性实验
    5.4 TiO₂-Zr-S光催化剂的表征结果
        5.4.1 FESEM分析
        5.4.2 XPS分析
        5.4.3 TG-DTG分析
        5.4.4 N₂吸附-脱附分析
        5.4.5 紫外-可见吸收光谱分(UV-Vis )
        5.4.6 荧光光谱分析(PL和PEL)
    5.5 小结
第六章 结论与展望
    6.1 结论
    6.2 研究展望
参考文献
攻读学位期间发表的学术论文
致谢



本文编号：3869570