二氧化钛复合材料的制备及光催化性能研究

发布时间：2017-10-08 12:14

  本文关键词：二氧化钛复合材料的制备及光催化性能研究

  更多相关文章： 光催化 二氧化钛 钨酸铋 β-环糊精 三维石墨烯

【摘要】：随着环境污染问题日益严重,光催化技术作为处理水污染的新途径已经成为化学和材料科学的研究热门。传统光催化剂二氧化钛只能被紫外光激发,太阳能的利用率较低。钨酸铋和二氧化钛两种半导体复合,可以拓宽其光谱响应范围,制备出可见光响应的光催化剂。β-环糊精内腔疏水,可以包覆各种有机分子,将其修饰到钨酸铋/二氧化钛光催化剂表面可以增加其对污染物的吸附作用。此外二氧化钛催化效率受电子空穴复合的限制,而石墨烯高载流子传输速度可以有效地促进二氧化钛中电子和空穴分离。石墨烯的高比表面积可以为表面反应提供更多活性位点,有针对性地弥补二氧化钛的缺陷,并且将二氧化钛负载在三维石墨烯结构上也更易于回收重复利用。本论文的主要研究内容如下:第一,通过水热法制备钨酸铋/二氧化钛复合光催化剂,系统研究不同比例的钨酸铋、二氧化钛在模拟太阳光下对亚甲基蓝染料的光催化降解性能,发现当二氧化钛和钨酸铋物质的量比为6:1时光催化性能最优;在钨酸铋/二氧化钛上修饰β-环糊精,制备钨酸铋/二氧化钛/CM-β-CD复合材料,发现修饰过β-环糊精的复合材料吸附性能大大增强。第二,采用改进的Hummers法制备了氧化石墨烯,通过静电组装的方式复合氧化石墨烯和二氧化钛。将组装好的复合材料负载在三聚氰胺泡沫上,通过煅烧方式对氧化石墨烯热还原制备三维石墨烯/二氧化钛复合材料。探索不同比例的三维石墨烯/二氧化钛在紫外光下对亚甲基蓝光催化降解性能,当氧化石墨烯和二氧化钛的质量比为1:1.5时光催化性能最优。此外三维石墨烯/二氧化钛复合材料具有良好的循环使用性,并且容易回收再次利用。
【关键词】：光催化 二氧化钛 钨酸铋 β-环糊精 三维石墨烯
【学位授予单位】：哈尔滨工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：O643.36
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-9
• 第1章 绪论9-24
• 1.1 课题的研究背景9-12
• 1.1.1 水污染现状9-10
• 1.1.2 光催化技术研究概述10-12
• 1.2 二氧化钛的研究进展12-16
• 1.2.1 二氧化钛的基本结构12-14
• 1.2.2 二氧化钛的光催化降解机理14-16
• 1.2.3 提高二氧化钛光催化效率的方法16
• 1.3 二氧化钛复合材料的研究进展16-22
• 1.3.1 石墨烯/二氧化钛复合材料的研究进展17-20
• 1.3.2 钨酸铋/二氧化钛复合材料的研究进展20-21
• 1.3.3 环糊精修饰二氧化钛复合材料的研究进展21-22
• 1.4 本课题研究的主要内容及意义22-24
• 第2章 实验部分24-30
• 2.1 实验原材料及仪器设备24-25
• 2.2 分析表征方法25-28
• 2.2.1 X射线衍射分析（XRD）25-26
• 2.2.2 扫描电子显微镜（FESEM）26
• 2.2.3 透射电子显微镜（TEM）26
• 2.2.4 比表面积分析（BET）26
• 2.2.5 紫外-可见吸收光谱（UV-Vis）26
• 2.2.6 紫外-可见漫反射光谱（DRS）26-27
• 2.2.7 原子力显微镜（AFM）27
• 2.2.8 红外吸收光谱分析（FTIR）27
• 2.2.9 热重分析（TG）27
• 2.2.10 光催化性能测试27-28
• 2.3 钨酸铋/二氧化钛/CM-β-CD复合材料的制备28-29
• 2.3.1 氧化铋的制备28
• 2.3.2 钨酸铋的制备28
• 2.3.3 钨酸铋/二氧化钛的制备28
• 2.3.4 CM-β-CD的制备28-29
• 2.3.5 钨酸铋/二氧化钛/CM-β-CD的制备29
• 2.4 三维石墨烯/二氧化钛复合材料的制备29-30
• 2.4.1 氧化石墨烯的制备29
• 2.4.2 三维石墨烯/二氧化钛的制备29-30
• 第3章 钨酸铋/二氧化钛/CM-β-CD复合材料的表征及光催化性能研究30-52
• 3.1 引言30
• 3.2 氧化铋模板的表征30-32
• 3.3 一维棒状钨酸铋的表征32-34
• 3.4 钨酸铋/二氧化钛复合材料的表征、比例调控及性能测试34-40
• 3.4.1 钨酸铋/二氧化钛复合材料的表征及性能测试34-37
• 3.4.2 钨酸铋/二氧化钛复合材料的比例调控及性能测试37-40
• 3.5 钨酸铋/二氧化钛/CM-β-CD的表征及性能测试40-50
• 3.5.1 钨酸铋/二氧化钛/CM-β-CD的表征40-45
• 3.5.2 钨酸铋/二氧化钛/CM-β-CD的性能测试45-50
• 3.6 本章小结50-52
• 第4章 三维石墨烯/二氧化钛复合材料的表征及光催化性能研究52-62
• 4.1 引言52-53
• 4.2 三维/石墨烯二氧化钛复合材料的表征53-58
• 4.2.1 氧化石墨烯的表征53
• 4.2.2 三维/石墨烯二氧化钛复合材料的表征53-58
• 4.3 三维石墨烯/二氧化钛复合材料光催化性能测试58-61
• 4.4 本章小结61-62
• 结论62-63
• 参考文献63-69
• 致谢69

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