钛酸盐及其复合材料的制备与可见光催化性能的研究

发布时间：2017-08-31 13:23

  本文关键词：钛酸盐及其复合材料的制备与可见光催化性能的研究

  更多相关文章： TiO_2/FeTiO_3 TiO_2/SrTiO_3 H-TiO_2/SrTiO_3 光催化

【摘要】：钛酸盐类的催化剂由于其廉价和稳定而备受关注,但是对太阳光的利用率低,光催化过程中产生的电子和空穴容易重组等缺点限制了它的应用。我们合成的含有钛酸盐的复合材料,可以很好的克服其缺点,异质结构的构建不仅可以拓宽催化剂对太阳光的吸收范围还可以促进光生电子和空穴的分离,这类催化剂在光催化领域有着较高的催化活性和稳定性。本论文主要研究内容如下:1.设计了连续的两步溶剂热的方法合成了分级结构TiO_2/FeTiO_3空心球异质结复合材料。首先形成了钛甘油前驱体(Ti-Gly),之后向生成的Ti-Gly前驱体中加入硝酸铁,经过一个瓦尔德熟化的过程形成了钛铁甘油前驱体(Ti-Gly-Fe),之后在空气下焙烧,形成了分级结构TiO_2/FeTiO_3空心球异质结。改变反应体系中钛和铁的摩尔比例可以形成不同组分的材料,还可以改变反应时间来探究其生长机理。催化剂在光催化分解水制氧和降解有机污染物中表现出较好的催化活性。2.通过两步连续的溶剂热反应合成了TiO_2/SrTiO_3多孔微球复合材料,我们在第一步合成的Ti-Gly体系中加入硝酸锶,通过一个溶剂热的反应生成了Ti-Gly-Sr前驱体,煅烧后形成TiO_2/SrTiO_3多孔微球复合材料。在第二步溶剂热中,通过调节钛与锶的反应摩尔比以及反应的溶剂,可以对复合物的组分以及形貌进行调控,进而提高了催化剂分解水制氢活性。3.在原有合成TiO_2/SrTiO_3多孔微球复合物方法的基础上,将TiO_2/SrTiO_3进行氢化处理得到了氢化的TiO_2/SrTiO_3(H-TiO_2/SrTiO_3)。在氢化的过程中,改变氢化的时间以及温度,可以探究不同的Ti3+和氧空位的量在光催化反应中对催化剂活性的影响。合适的氧空位和Ti3+的量有利于光催化反应的进行,不仅可以促进光生电对的分离还可以增加催化剂对可见光的吸收,进一步提高催化剂的可见光制氢活性。
【关键词】：TiO_2/FeTiO_3 TiO_2/SrTiO_3 H-TiO_2/SrTiO_3 光催化
【学位授予单位】：黑龙江大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：O643.36;TQ116.2
【目录】：

• 中文摘要3-4
• Abstract4-9
• 第1章 绪论9-26
• 1.1 光催化技术的应用9-14
• 1.1.1 半导体材料光催化原理9-10
• 1.1.2 光催化反应的主要应用10-14
• 1.2 可见光催化剂的分类14-15
• 1.2.1 半导体异质结光催化剂15
• 1.3 几种光催化剂简介15-24
• 1.3.1 TiO_2光催化剂简介15-20
• 1.3.2 SrTiO_3的简介及应用20-22
• 1.3.3 FeTiO_3的简介及相关研究进展22-24
• 1.4 选题背景24-25
• 1.5 本课题的研究内容25-26
• 第2章 实验材料和表征方法26-30
• 2.1 实验试剂26
• 2.2 实验仪器和设备26-27
• 2.3 表征方法及原理27-28
• 2.3.1 广角X射线粉末衍射 (XRD)27
• 2.3.2 扫描电子显微镜 (SEM)27
• 2.3.3 透射电子显微镜 (TEM)27-28
• 2.3.4 X射线光电子能谱 (XPS)28
• 2.3.5 电化学阻抗谱 (EIS)28
• 2.3.6 紫外-可见光谱 (UV-visible spectroscopy)28
• 2.3.7 普林斯顿电化学工作站 (Princeton electrochemical workstation)28
• 2.3.8 荧光检测器 (Fluorescence Spectrophotometer)28
• 2.4 性能测试28-30
• 2.4.1 光催化分解水制氢28-29
• 2.4.2 光催化降解有机污染物29-30
• 第3章 分级结构TiO_2/FeTiO_3空心球的可控合成及其可见光催化性能的研究30-43
• 3.1 引言30-31
• 3.2 实验部分31-32
• 3.2.1 分级结构TiO_2/FeTiO_3空心球的可控合成31
• 3.2.2 TiO_2/FeTiO_3的可见光催化性能31-32
• 3.3 结果与讨论32-42
• 3.3.1 TiO_2/FeTiO_3催化剂的表征及其性能测试32-42
• 3.4 本章小结42-43
• 第4章 TiO_2/SrTiO_3多孔微球复合材料的制备及分解水析氢性能研究43-52
• 4.1 引言43
• 4.2 实验部分43-44
• 4.2.1 TiO_2/SrTiO_3多孔微球的制备43-44
• 4.2.2 TiO_2/SrTiO_3可见光催化性能44
• 4.3 结果与表征44-51
• 4.3.1 TiO_2/SrTiO_3催化剂的表征44-49
• 4.3.2 TiO_2/SrTiO_3催化剂可见光分解水制氢49-51
• 4.4 本章小结51-52
• 第5章 氢化的TiO_2/SrTiO_3多孔微球高效光催化剂的制备52-63
• 5.1 引言52
• 5.2 实验部分52-53
• 5.2.1 氢化的TiO_2/SrTiO_3多孔微球催化剂的制备52-53
• 5.2.2 氢化的TiO_2/SrTiO_3可见光催化性能53
• 5.3 结果与表征53-62
• 5.3.1 氢化的TiO_2/SrTiO_3多孔微球催化剂的表征53-59
• 5.3.2 氢化的TiO_2/SrTiO_3分解水产氢性能测试59-62
• 5.4 本章小结62-63
• 结论63-64
• 参考文献64-75
• 致谢75-76
• 攻读士学位期间发表的论文76-77

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本文编号：765833