海胆状Ag/N掺杂黑二氧化钛的制备及应用研究

发布时间：2022-01-04 09:55

　　近年来光催化技术在治理环境污染和能源问题方面显示出广阔的应用前景,并且得到广泛的研究。在许多的催化剂中,由于二氧化钛具有无毒性、价格低廉、反应条件温和、化学稳定性高等众多优点,因此得到了广泛的研究。但是二氧化钛的禁带宽度较宽（3.20 eV）,并且只能吸收紫外光,而紫外光只占太阳光谱中的5%,这极大的限制了它在不同领域的应用。为了解决这些问题,本文通过简单的水热法、光沉积的方法和固相还原法制备了海胆状Ag/N掺杂黑二氧化钛(Ag/N-TiO_2-x)。通过XRD、Raman、SEM、TEM、XPS、UV-Vis等表征手段,对所制备的样品的晶体结构、形貌、性质以及光学性能进行研究,并且在可见光下对目标污染物甲基橙和苯酚进行光催化降解,同时测试了样品在模拟太阳光下光解水制氢的性能,光催化机理也被讨论。实验结果表明,N元素和Ti³⁺双掺杂缩短了样品的禁带宽度,扩大了对可见光的吸收范围,提高了光催化性能,此外由于银纳米粒子的表面等离子体共振效应,所制备的样品表现出更佳的光催化活性。该样品对于甲基橙和苯酚的光催化降解效率分别为96.4%和97.7%,光解... 

【文章来源】：黑龙江大学黑龙江省

【文章页数】：78 页

【学位级别】：硕士

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中文摘要
Abstract
第1章 绪论
    1.1 前言
    1.2 TiO_2光催化材料简介
        1.2.1 TiO_2的结构与性质
        1.2.2 TiO_2的光催化基本原理
    1.3 TiO_2光催化剂的改性研究进展
        1.3.1 非金属元素掺杂
        1.3.2 贵金属沉积
        1.3.3 黑色TiO_2的研究
    1.4 不同形貌TiO_2光催化材料研究进展
        1.4.1 一维TiO_2光催化材料研究
        1.4.2 二维TiO_2光催化材料研究
        1.4.3 三维TiO_2光催化材料研究
    1.5 本课题的意义和研究内容
        1.5.1 课题的研究意义
        1.5.2 课题的研究内容
第2章 实验材料与方法
    2.1 实验材料
        2.1.1 实验试剂
        2.1.2 实验仪器及设备
    2.2 材料表征方法
        2.2.1 X-射线衍射(XRD)
        2.2.2 拉曼光谱(Raman)
        2.2.3 扫描电子显微镜(SEM)
        2.2.4 透射电子显微镜(TEM)
        2.2.5 X-射线光电子能谱(XPS)
        2.2.6 N_2物理吸附-脱附(BET)
        2.2.7 紫外-可见漫反射光谱(UV-Vis)
    2.3 材料性能分析
        2.3.1 光催化降解甲基橙性能研究
        2.3.2 光催化降解苯酚性能研究
        2.3.3 光解水制氢性能研究
第3章 海胆状N掺杂黑TiO_2光催化剂的制备及应用性能研究
    3.1 引言
    3.2 海胆状N掺杂黑TiO_2光催化剂的制备方法
    3.3 催化剂表征
        3.3.1 XRD表征
        3.3.2 Raman表征
        3.3.3 SEM表征
        3.3.4 TEM表征
        3.3.5 UV-vis表征
        3.3.6 XPS表征
        3.3.7 BET表征
    3.4 催化剂性能研究
        3.4.1 光催化降解甲基橙性能研究
        3.4.2 光催化降解苯酚性能研究
        3.4.3 光催化产氢性能研究
        3.4.4 光电化学性能研究
    3.5 光催化剂机理研究
    3.6 本章小结
第4章 海胆状Ag负载N掺杂黑TiO_2光催化剂的制备及应用性能研究
    4.1 引言
    4.2 海胆状Ag负载N掺杂黑TiO_2光催化剂的制备方法
    4.3 催化剂的表征
        4.3.1 XRD表征
        4.3.2 Raman表征
        4.3.3 SEM表征
        4.3.4 TEM表征
        4.3.5 UV-vis表征
        4.3.6 XPS表征
    4.4 催化剂性能研究
        4.4.1 光催化剂降解甲基橙性能研究
        4.4.2 光催化剂降解苯酚性能研究
        4.4.3 光催化产氢性能研究
        4.4.4 光电化学性能研究
    4.5 光催化机理研究
    4.6 本章小结
结论
参考文献
致谢
攻读学位期间科研成果


【参考文献】：
期刊论文
[1]光敏化Ag/TiO2催化剂的制备及其催化性能[J]. 徐志兵,严家平,钮志远,万正强.  石油化工. 2013(03)
[2]纳米TiO2掺杂贵金属Ag抑制蓝藻的生长[J]. 尹海川,柳清菊,林强.  功能材料. 2005(11)

博士论文
[1]二氧化钛基可见光催化剂的制备及其性能研究[D]. 王晓晖.吉林大学 2017
[2]TiO2纳米材料的制备、改性及其光催化性能研究[D]. 林婵.中国海洋大学 2014
[3]纳米结构二氧化钛的可控制备及其光催化和光电性能[D]. 畅文凯.北京化工大学 2013
[4]光催化薄膜纳米结构与性能调控及其在环境领域的应用[D]. 穆庆辉.东华大学 2012

硕士论文
[1]银掺杂TiO2纳米棒阵列的制备、抗菌及光催化性能研究[D]. 李萌.太原理工大学 2016
[2]黑色TiO2的制备及可见光催化性能研究[D]. 辛林林.江南大学 2015
[3]基于TiO2纳米棒的复合光阳极的制备及光电性能研究[D]. 张文翔.电子科技大学 2015
[4]TiO2纳米管的制备及其形成机理、光催化性能的研究[D]. 仲小敏.南京理工大学 2015
[5]TiO2纳米棒阵列薄膜的制备、改性及光催化性能的研究[D]. 夏华.黑龙江大学 2014
[6]实验制备条件下纳米二氧化钛的形貌控制及表面性质的密度泛函理论研究[D]. 杨丙星.华东理工大学 2013



本文编号：3568134