二氧化钛纳米复合结构构筑及其光催化降解性能研究

发布时间：2017-10-08 22:06

  本文关键词：二氧化钛纳米复合结构构筑及其光催化降解性能研究

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【摘要】：TiO_2因为其无毒、价廉、易得、化学性质稳定和深度氧化等特点成为治理当前有机物污染问题的一种有效且经济的解决方法。然而TiO_2只能够响应紫外光,量子效率低下和回收困难的缺点限制了其在工业中的进一步推广应用。本文针对TiO_2存在的问题,利用还原氧化石墨烯优异的电子迁移能力,制备了超长TiO_2纳米管/还原氧化石墨烯复合光催化剂和还原氧化石墨烯/TiO_2纳米线阵列复合薄膜,降低TiO_2光生载流子的复合率。同时,将性质稳定而且高效的可见光催化剂Ag/AgCl与TiO_2微球复合,得到在可见光范围内具有光响应能力的复合光催化剂。通过XRD、SEM、TEM、FTIR、DRS和BET等表征方法研究了样品的结构与形貌特性,用紫外光催化降解罗丹明B评价超长TiO_2纳米管/还原氧化石墨烯和还原氧化石墨烯/TiO_2纳米线阵列复合薄膜的光催化降解活性,以可见光催化降解甲基橙研究Ag/AgCl/TiO_2微球的光催化降解性能。论文的主要研究内容及结论如下:(1)采用搅拌水热法制备了超长钛酸盐纳米管(长度大于30μm),并通过物理混合真空煅烧法制备了超长TiO_2纳米管/还原氧化石墨烯复合光催化剂,结果表明还原氧化石墨烯的添加量为3%时,复合光催化剂具有最高的光催化降解活性,反应速率常数是单独超长TiO_2纳米管的2.2倍。(2)采用浸渍法、电压沉积法和热蒸发法在已制得的质子化钛酸盐纳米线阵列薄膜表面沉积氧化石墨烯,通过氩气保护煅烧得到还原氧化石墨烯/TiO_2纳米线阵列复合薄膜。实验结果表明,还原氧化石墨烯的引入能够极大的提高TiO_2纳米线阵列薄膜的光催化降解性能,热蒸发法制备的复合薄膜具有最高的的光催化降解活性,其反应速率常数是单独TiO_2纳米线阵列薄膜的2.9倍。复合薄膜的光催化活性随着还原氧化石墨烯附着量的增加而增强,而过多的还原氧化石墨烯则会使增强效果减弱。(3)采用离子交换法在TiO_2微球表面附着颗粒尺寸小而且均匀分布的AgCl颗粒。对Ag/AgCl/TiO_2微球进行400°C热处理后可以获得最佳的可见光催化降解活性,在150 min内可以降解96.4%的甲基橙,而Ag/AgCl体系只能降解34.1%的甲基橙。热处理温度达到500°C后,会破坏TiO_2微球表面AgCl颗粒的分布状态,使复合光催化剂的活性降低。
【关键词】：二氧化钛 氧化石墨烯 光催化降解 纳米线阵列薄膜 氯化银
【学位授予单位】：南京航空航天大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TB383.1;O643.36
【目录】：

• 摘要4-5
• ABSTRACT5-13
• 注释表13-14
• 第一章 绪论14-25
• 1.1 研究背景14-15
• 1.2 光催化技术15-17
• 1.2.1 光催化技术发展概述15-16
• 1.2.2 光催化原理16-17
• 1.3 二氧化钛光催化剂17-21
• 1.3.1 二氧化钛的结构与性质17-19
• 1.3.2 二氧化钛的制备方法19-20
• 1.3.2.1 水热法19
• 1.3.2.2 溶剂热法19-20
• 1.3.2.3 溶胶凝胶法20
• 1.3.3 二氧化钛的改性20-21
• 1.3.3.1 金属离子掺杂20
• 1.3.3.2 非金属元素掺杂20
• 1.3.3.3 贵金属修饰20-21
• 1.3.3.4 形貌调控21
• 1.4 还原氧化石墨烯/二氧化钛复合光催化剂21-24
• 1.4.1 氧化石墨烯的结构21-22
• 1.4.2 氧化石墨烯的制备与还原22-23
• 1.4.3 还原氧化石墨烯/二氧化钛复合结构的研究现状23-24
• 1.5 本论文的研究内容及意义24-25
• 第二章 实验材料与测试方法25-29
• 2.1 实验试剂25
• 2.2 实验主要仪器25-26
• 2.3 测试方法26-29
• 2.3.1 X射线衍射（XRD）26-27
• 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 原子力显微镜（AFM）28
• 2.3.5 傅里叶变换红外光谱（FTIR）28
• 2.3.6 拉曼光谱（Raman）28-29
• 第三章 超长TiO_2纳米管/rGO复合结构的制备及其光催化降解性能研究29-45
• 3.1 引言29
• 3.2 实验方法29-31
• 3.2.1 氧化石墨的制备29-30
• 3.2.2 超长质子化钛酸盐纳米管的制备30
• 3.2.3 TNT/rGO复合结构的制备30
• 3.2.4 复合光催化剂TNT/rGO的光催化性能测试30-31
• 3.3 氧化石墨烯的结构表征31-35
• 3.3.1 氧化石墨的相结构分析31
• 3.3.2 氧化石墨的拉曼光谱分析31-32
• 3.3.3 氧化石墨的红外光谱分析32-33
• 3.3.4 氧化石墨烯的原子力扫描显微镜形貌分析33-34
• 3.3.5 氧化石墨的形貌分析34-35
• 3.4 超长钛酸钠纳米管影响因素的研究35-39
• 3.4.1 水热搅拌速度的影响35-37
• 3.4.2 水热反应时间的影响37-39
• 3.5 复合光催化剂TNT/rGO的结构与性能分析39-43
• 3.5.1 复合光催化剂TNT/rGO的相结构分析39
• 3.5.2 复合光催化剂TNT/rGO的形貌分析39-40
• 3.5.3 复合光催化剂TNT/rGO的紫外可见光漫反射谱分析40-41
• 3.5.4 复合光催化剂TNT/rGO的光催化性能分析41-42
• 3.5.5 TNT/rGO的增强光催化活性机理分析42-43
• 3.6 本章小结43-45
• 第四章 rGO修饰TiO_2纳米线阵列薄膜的制备及其光催化降解性能研究45-60
• 4.1 引言45-46
• 4.2 实验方法46-48
• 4.2.1 氧化石墨的制备46
• 4.2.2 钛箔基体上生长钛酸盐纳米线阵列46
• 4.2.3 rGO/TiO_2纳米线阵列复合薄膜的制备46-47
• 4.2.3.1 浸渍法制备复合薄膜46-47
• 4.2.3.2 电化学沉积法制备复合薄膜47
• 4.2.3.3 热蒸发法制备复合薄膜47
• 4.2.4 rGO/TiO_2纳米线阵列复合薄膜的光催化性能测试47-48
• 4.3 实验结果分析48-58
• 4.3.1 浸渍法制备复合薄膜的结构与性能48-51
• 4.3.1.1 浸渍法复合薄膜的形貌分析48-49
• 4.3.1.2 浸渍法复合薄膜的相结构分析49-50
• 4.3.1.3 浸渍法复合薄膜的拉曼光谱分析50
• 4.3.1.4 浸渍法复合薄膜的光催化性能分析50-51
• 4.3.2 电化学沉积法制备复合薄膜的结构与性能51-55
• 4.3.2.1 电压沉积法复合薄膜的相结构分析51-52
• 4.3.2.2 电压沉积法复合薄膜的拉曼光谱分析52-53
• 4.3.2.3 电压沉积法复合薄膜的光催化性能分析53-55
• 4.3.3 热蒸发法制备复合薄膜的结构与性能55-58
• 4.3.3.1 热蒸发法复合薄膜相结构分析55-56
• 4.3.3.2 热蒸发法复合薄膜的拉曼光谱分析56
• 4.3.3.3 热蒸发法复合薄膜光催化性能分析56-58
• 4.3.4 复合薄膜光催化性能增强机理分析58
• 4.4 本章小结58-60
• 第五章 Ag/AgCl/TiO_2微球复合结构的制备及其可见光催化降解性能研究60-74
• 5.1 引言60-61
• 5.2 实验方法61
• 5.2.1 质子化钛酸盐微球的制备61
• 5.2.2 Ag/AgCl/TiO_2微球复合光催化剂的制备61
• 5.2.3 Ag/AgCl/TiO_2微球的可见光催化降解性能测试61
• 5.3 实验结果分析61-73
• 5.3.1 Ag/AgCl/TMS制备流程示意图61-64
• 5.3.2 AgCl/TMS的形貌64-66
• 5.3.3 Ag/AgCl/TMS-Z的相结构66-67
• 5.3.4 Ag/AgCl/TMS-Z的光吸收性能67-68
• 5.3.5 Ag/AgCl/TMS-Z的可见光催化性能68-69
• 5.3.6 Ag/AgCl/TMS-Z成膜性能69-71
• 5.3.7 Ag/AgCl/TMS-Z的热稳定性71-72
• 5.3.8 Ag/AgCl/TMS-Z的光催化增强机理72-73
• 5.4 本章小结73-74
• 第六章 结论与展望74-76
• 6.1 结论74-75
• 6.2 展望75-76
• 参考文献76-83
• 致谢83-84
• 在学期间的研究成果以及发表的学术论文84

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前5条

1 傅深娜;吴明珠;刘克建;张天;;纳米TiO_2光催化降解环境中有机污染物研究进展[J];化工新型材料;2014年11期

2 龙梅;丛野;李轩科;崔正威;董志军;袁观明;;部分还原氧化石墨烯/二氧化钛复合材料的水热合成及其光催化活性[J];物理化学学报;2013年06期

3 黄桥;孙红娟;杨勇辉;;氧化石墨的谱学表征及分析[J];无机化学学报;2011年09期

4 李磊;潘慧玲;;我国工业废水排放量的多元非线性回归预测[J];江南大学学报(自然科学版);2011年03期

5 傅玲;刘洪波;邹艳红;李波;;Hummers法制备氧化石墨时影响氧化程度的工艺因素研究[J];炭素;2005年04期

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本文编号：996487