二氧化钛复合纳米结构的光催化性能研究

发布时间：2017-09-18 13:42

  本文关键词：二氧化钛复合纳米结构的光催化性能研究

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【摘要】：第一章,本章我们首先对光催化技术做了简要概述;然后对光催化进程中所需的光催化材料做了介绍,随后介绍了二氧化钛作为光催化剂的催化特性和原理,之后针对这些特性的优缺点介绍了一些改性方法,利用其它材料与TiO_2进行复合作为其中一种重要的改性方法被重点阐述;最后简述了本论文工作的设想和研究意义。第二章,通过水热法制备了TiO_2/Sr TiO_3复合材料光催化剂,并通过XRD、UV-Vis吸收光谱、TEM、XPS等方法对样品进行表征。之后通过光催化降解亚甲基蓝溶液(MB)来比较其光催化性能。结果显示所合成样品中TiO_2均表现为锐钛矿结构,紫外-可见吸收光谱图显示,复合后样品的吸收强度均有所增强,且吸收带边有少许红移。XPS进一步证明了复合样品中SrTiO_3的存在,说明我们已经成功实现SrTiO_3与TiO_2的复合。TEM中出现的Ti O_2与SrTiO_3的明显晶格界面再次从侧面证明了我们已成功合成了TiO_2/SrTiO_3复合材料。随着SrTi O_3复合量的增加,复合样品的光催化性能呈先增强后减弱的趋势,在SrTiO_3复合量为3%时光催化效果为最佳。我们对钛酸锶引入后TiO_2复合材料光催化性能的变化及机制进行了详细讨论。第三章,通过水热法合成出了TiO_2/BaTiO_3复合材料光催化剂。通过XRD、XPS、紫外-可见吸收光谱、TEM对样品进行表征,并通过降解MB溶液评估其光催化性能。XRD结果表明,复合后的样品TiO_2均表现为锐钛矿相,且呈纳米管结构,BaTiO_3以纳米颗粒的形式附着在TiO_2纳米管上,HRTEM结果显示二者间有明显的晶界;复合后材料的吸收带边未表现出明显变化,吸收强度随复合量的不同有少许改变。随BaTiO_3复合含量的增加,复合材料的光催化性能呈现出先增强后减弱的趋势,其中又以复合量为10%时光催化效果最好。第四章,采用水热法制备出TiO_2/氧化石墨烯复合材料。并通过XRD、紫外-可见近红外分光光度计、透射电子显微镜(TEM)、拉曼光谱对复合样品进行表征,随后研究其光催化降解亚甲基蓝溶液的性能。XRD结果表明所合成样品TiO_2均表现为锐钛矿相;复合后样品光吸收性能没有明显变化;TEM图谱显示TiO_2纳米管长度主要分布在100-200 nm范围内,纳米管外径约10-12 nm,内径约6-8 nm,且氧化石墨烯以片状分散在二氧化钛纳米管中,部分纳米管平铺于片状氧化石墨烯之上;由光催化降解亚甲基蓝溶液的实验得出:当氧化石墨烯复合量为2 ml时光催化效果最好,复合量过低或过高时都会使材料的活性降低;最后对复合氧化石墨烯后材料光催化性能提升的原因做了详细的分析。
【关键词】：二氧化钛 复合 光催化性能 亚甲基蓝
【学位授予单位】：河南大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：O643.36;O644.1
【目录】：

• 摘要4-6
• ABSTRACT6-11
• 第一章 绪论11-29
• 1.1 引言11
• 1.2 纳米TiO_2光催化剂的概述11-14
• 1.2.1 纳米TiO_2的结构与光化学特性11-13
• 1.2.2 纳米TiO_2的光催化特性13-14
• 1.3 TiO_2复合材料的光催化性能简介14-23
• 1.3.1 TiO_2与金属氧化物的复合15-17
• 1.3.2 TiO_2与多元氧化物的复合17-20
• 1.3.3 TiO_2与碳材料的复合20-23
• 1.4 我们的工作设想及研究意义23-24
• 参考文献24-29
• 第二章 TiO_2/ SrTiO_3复合纳米管的制备与光催化性能29-43
• 2.1 引言29-30
• 2.2 实验部分30-31
• 2.2.1 催化剂的制备30-31
• 2.2.2 物性测试31
• 2.2.3 光催化性能测试31
• 2.3 结果与讨论31-38
• 2.3.1 XRD分析31-32
• 2.3.2 UV-vis光吸收性能分析32-33
• 2.3.3 XPS分析33-34
• 2.3.4 TEM分析34-35
• 2.3.5 光催化性能分析35-38
• 2.4 结论38-40
• 参考文献40-43
• 第三章 TiO_2/BaTiO_3复合纳米管的制备与光催化性能43-53
• 3.1 引言43-44
• 3.2 实验部分44-45
• 3.2.1 催化剂的制备44
• 3.2.2 物性测试44-45
• 3.2.3 光催化性能测试45
• 3.3 结果与讨论45-50
• 3.3.1 物相分析45-46
• 3.3.2 XPS分析46-47
• 3.3.3 UV-vis光吸收性能分析47-48
• 3.3.4 TEM分析48
• 3.3.5 光催化性能分析48-50
• 3.4 结论50-51
• 参考文献51-53
• 第四章 TiO_2/氧化石墨烯复合纳米管的制备与光催化性能53-64
• 4.1 引言53-54
• 4.2 实验部分54-55
• 4.2.1 氧化石墨烯的制备54
• 4.2.2 TiO_2/GO复合光催化剂的制备54
• 4.2.3 物性测试54-55
• 4.2.4 光催化性能测试55
• 4.3 结果与讨论55-61
• 4.3.1 结构及形貌表征55-57
• 4.3.2 拉曼光谱分析57-58
• 4.3.3 吸收光谱58-59
• 4.3.4 光催化性能研究59-61
• 4.4 结论61-62
• 参考文献62-64
• 硕士期间完成的论文64-65
• 致谢65-66

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