软模板法制备介孔二氧化钛及其光催化性能研究

发布时间：2017-09-10 17:12

  本文关键词：软模板法制备介孔二氧化钛及其光催化性能研究

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【摘要】：介孔二氧化钛拥有较大的比表面积和较高的热稳定性,因而具有优良的光催化性能,光电转换性能和抗紫外线性能等,在光催化降解污染物、太阳能电池等领域具有广泛的应用前景。本论文主要以钛酸四丁酯为钛源和前驱体,分别选用植酸(IP6或PA)和离子液体([Hmim][PF6])作为软模板,通过溶胶-凝胶法制备纳米级介孔Ti O_2光催化剂,分析模板剂用量、煅烧温度、煅烧时间等因素对样品性能的影响,从而找到最佳制备条件。并在此基础上以模板自身为碳源,通过一步法合成碳掺杂(C-Ti O_2)复合光催化材料。利用XRD、BET、EDS、UV-VIS、PL、SEM、TEM等方法对样品进行表征,通过降解活性艳蓝KN-R染料来检测样品的光催化性能。主要结论如下:1.植酸模板和离子液体模板有助于合成Ti O_2光催化剂。制得的样品颗粒尺寸较为均匀,同时比表面积显著提高,是一种具有明显锐钛矿晶相的介孔纳米材料。两种模板的最佳合成工艺条件均为:模板用量比6%、煅烧温度500℃、煅烧时间2 h。175 W紫外灯照射1 h,光催化降解率分别可达91.02%和85.26%。2.以植酸和离子液体两种不同模板剂作为碳源,均成功制备出了较大比表面积的锐钛矿相介孔C-Ti O_2复合光催化剂。研究表明,C元素的引入使样品结构、比表面积和光吸收范围和强度均有提高,300 W氙灯模拟太阳光照射1 h,光催化降解率分别达88.43%和96.08%。同时,离子液体为模板制备的C-Ti O_2光催化剂的结构性能均优于植酸模板。
【关键词】：TiO_2 C-TiO_2 光催化 软模板 植酸 离子液体
【学位授予单位】：大连工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：O643.36;X703
【目录】：

• 摘要4-5
• abstract5-9
• 第一章 绪论9-18
• 1.1 引言9-10
• 1.2 TiO_2光催化剂概述10-14
• 1.2.1 TiO_2的晶体结构10
• 1.2.2 TiO_2的光催化机理10-11
• 1.2.3 纳米TiO_2的制备方法11-12
• 1.2.3.1 气相法11-12
• 1.2.3.2 液相法12
• 1.2.3.3 固相法12
• 1.2.4 TiO_2光催化材料的改性方法12-14
• 1.2.4.1 贵金属沉积13
• 1.2.4.2 金属掺杂13
• 1.2.4.3 非金属掺杂13
• 1.2.4.4 半导体复合13-14
• 1.3 模板法合成介孔材料概述14-15
• 1.3.1 硬模板法14
• 1.3.2 软模板法14-15
• 1.4 植酸概述15-16
• 1.5 离子液体概述16
• 1.6 选题意义和研究内容16-18
• 第二章 实验部分18-23
• 2.1 实验仪器18-19
• 2.2 实验试剂19
• 2.3 合成方法19-20
• 2.3.1 植酸为模板制备TiO_2光催化剂19-20
• 2.3.2 离子液体为模板制备TiO_2光催化剂20
• 2.3.3 模板为碳源制备C-TiO_2复合光催化剂20
• 2.4 表征方法20-21
• 2.5 光催化活性测试方法21-23
• 第三章 实验结果与讨论23-66
• 3.1 植酸为模板制备TiO_2光催化剂的表征23-42
• 3.1.1 不同植酸用量下制备TiO_2光催化剂的表征23-31
• 3.1.1.1 样品的XRD表征23-24
• 3.1.1.2 样品的N_2吸附脱附表征24-27
• 3.1.1.3 样品的DRS表征27
• 3.1.1.4 样品的EDS表征27-28
• 3.1.1.5 样品的PL表征28-29
• 3.1.1.6 样品的SEM表征29-30
• 3.1.1.7 样品的TEM表征30
• 3.1.1.8 样品的光催化性能表征30-31
• 3.1.2 不同煅烧温度下制备TiO_2光催化剂的表征31-37
• 3.1.2.1 样品的XRD表征31-32
• 3.1.2.2 样品的N_2吸附脱附表征32-35
• 3.1.2.3 样品的DRS表征35-36
• 3.1.2.4 样品的PL表征36
• 3.1.2.5 样品的光催化性能表征36-37
• 3.1.3 不同煅烧时间下制备TiO_2光催化剂的表征37-42
• 3.1.3.1 样品的XRD表征37-38
• 3.1.3.2 样品的N_2吸附脱附表征38-40
• 3.1.3.3 样品的PL表征40-41
• 3.1.3.4 样品的光催化性能表征41-42
• 3.1.4 本节小结42
• 3.2 离子液体为模板制备TiO_2光催化剂的表征42-58
• 3.2.1 不同离子液体用量下制备TiO_2光催化剂的表征42-49
• 3.2.1.1 样品的XRD表征43
• 3.2.1.2 样品的N_2吸附脱附表征43-46
• 3.2.1.3 样品的DRS表征46
• 3.2.1.4 样品的EDS表征46-47
• 3.2.1.5 样品的PL表征47
• 3.2.1.6 样品的SEM表征47-48
• 3.2.1.7 样品的TEM表征48-49
• 3.2.1.8 样品的光催化性能表征49
• 3.2.2 不同煅烧温度下制备TiO_2光催化剂的表征49-53
• 3.2.2.1 样品的XRD表征49-50
• 3.2.2.2 样品的N_2吸附脱附表征50-51
• 3.2.2.3 样品的DRS表征51-52
• 3.2.2.4 样品的PL表征52-53
• 3.2.2.5 样品的光催化性能表征53
• 3.2.3 不同煅烧时间下制备TiO_2光催化剂的表征53-57
• 3.2.3.1 样品的XRD表征54
• 3.2.3.2 样品的N_2吸附脱附表征54-56
• 3.2.3.3 样品的光催化性能表征56-57
• 3.2.4 本节小结57-58
• 3.3 模板为碳源合成C-TiO_2复合光催化剂的表征58-66
• 3.3.1 不同模板为碳源合成C-TiO_2复合光催化剂的表征58-64
• 3.3.1.1 样品的XRD表征58-59
• 3.3.1.2 样品的N_2吸附脱附表征59-60
• 3.3.1.3 样品的DRS表征60-61
• 3.3.1.4 样品的EDS表征61
• 3.3.1.5 样品的SEM表征61-62
• 3.3.1.6 样品的TEM表征62-63
• 3.3.1.7 样品的光催化性能表征63-64
• 3.3.2 机理讨论64-65
• 3.3.3 本节小结65-66
• 第四章 实验结论66-67
• 参考文献67-70
• 致谢70

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