TiO_2系纳米光催化剂的制备及其表征

发布时间：2017-05-25 14:02

  本文关键词：TiO_2系纳米光催化剂的制备及其表征，，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：随着现代工业的发展,水中难降解的有毒污染物不断富集,使有限的水资源受到严重污染,危及人类的生存与发展,对这些污染物的处理方法已经成为全球关注并研究的热点。利用光催化剂来降解水中污染物是一种有效可行的方法。Ti0_2具有价格低廉,对环境无污染,稳定性强,光催化性能优异等特点,因而成为了最典型的光催化剂。通过对其进行合理的改性,可以明显提高其光催化效率。本文运用两种方法对Ti0_2进行改性。第一种方法是通过溶胶-凝胶(sol-gel)法制备出硫掺杂二氧化钛(S-Ti0_2)纳米光催化剂,利用SEM、EDS、XRD等手段对样品的形貌、物相和微观结构等进行表征,并探讨了制备光催化剂时的各项参数,如S：Ti摩尔比和煅烧温度(T)等,对催化剂结构和性能的影响。结果表明,S在Ti0_2中的分布比较均匀；通过控制掺杂量和煅烧温度可以实现对S-Ti0_2纳米光催化剂粒度的控制,从而达到对其性能控制的目的；Ti0_2中掺杂S之后,能够提高TiO_2的相变温度：当S：Ti比为1：20、T为500℃时所制备的S-Ti0_2光催化剂的光催化性能最好,此时所制得的光催化剂的粒径在18 nm左右,经紫外光照射3h后,对20 mg·L~(-1)的甲基橙水溶液的降解率达到99.7%,比相同条件下制备的纯TiO_2的光催化效果提高了52.6%。第二种方法先用stober法制备了二氧化硅微球,再采用静电吸引-吸附相反应法得到SiO_2@ZnO/TiO_2壳核型光催化剂。并利用SEM、TEM、XRD和FT-IR对样品的形貌、晶型、基团和显微结构进行了表征,探讨了制备光催化剂时的Ti：Zn、pH值以及煅烧温度(T)对催化剂结构和性能的影响。结果表明,制备的二氧化硅微球表面光滑,大小均匀,粒径在300nm左右；SiO_2@ZnO/TiO_2壳核型光催化剂的光催化性能受到Ti：Zn、制备pH值以及煅烧温度(T)的共同影响：当Ti：Zn=14：1,pH=9,T=600℃时制备的SiO_2@ZnO/TiO_2壳核型光催化剂的光催化性能最好,其包覆层厚度在10-30 nm,包覆层中Ti0_2纳米微粒的粒径约为10 nm,在紫外光下照射4 h后,对20 mg·L~(-1)的甲基橙水溶液的降解率达到97.5%,这比SiO_2@TiO_2对甲基橙水溶液的降解率提高41.6%,比SiO_2@ZnO对甲基橙水溶液的降解率提高57.5%。
【关键词】：S-TiO_2 SiO_2@ZnO/TiO_2 光催化剂 制备 光催化活性
【学位授予单位】：中国海洋大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TB383.1;O643.36
【目录】：

• 摘要5-7
• abstract7-12
• 1 绪论12-20
• 1.1 引言12
• 1.2 纳米光催化剂12-19
• 1.2.1 纳米光催化剂的反应原理12-13
• 1.2.2 影响催化活性的因素13-14
• 1.2.2.1 催化剂自身因素的影响13
• 1.2.2.2 光催化体系中的影响因素13-14
• 1.2.3 TiO_2系纳米光催化剂的改性与表面修饰14-17
• 1.2.3.1 贵金属沉积14-15
• 1.2.3.2 过渡金属离子掺杂15
• 1.2.3.3 复合半导体15-16
• 1.2.3.4 染料敏化16
• 1.2.3.5 非金属元素掺杂16-17
• 1.2.4 TiO_2系壳核型光催化剂的研究进展17-19
• 1.2.4.1 二氧化钛光催化剂载体的分类及性质17
• 1.2.4.2 负载型TiO_2光催化剂的制备方法17-18
• 1.2.4.3 SiO_2@TiO_2壳核型光催化剂的研究18-19
• 1.3 本文选题依据及意义19-20
• 2 S-TiO_2纳米光催化剂的制备及其性能表征20-32
• 2.1 引言20
• 2.2 实验部分20-24
• 2.2.1 实验试剂及仪器20-21
• 2.2.1.1 实验试剂20-21
• 2.2.1.2 实验设备21
• 2.2.2 S-TiO_2纳米光催化剂的制备21-22
• 2.2.3 光催化实验22-23
• 2.2.4 样品的表征23
• 2.2.5 主要研究内容23-24
• 2.3 结果与讨论24-30
• 2.3.1 结构与形貌24-26
• 2.3.2 物相分析26-29
• 2.3.3 光催化性能分析29-30
• 2.4 本章小结30-32
• 3 SiO_2@ZnO/TiO_2壳核型光催化剂的制备及其性能表征32-55
• 3.1 引言32
• 3.2 实验部分32-39
• 3.2.1 实验试剂与设备32-35
• 3.2.1.1 实验试剂32-33
• 3.2.1.2 实验设备33-35
• 3.2.2 SiO_2@ZnO/TiO_2壳核型光催化剂的制备35-37
• 3.2.2.1 SiO_2微球的制备35-36
• 3.2.2.2 SiO_2@ZnO/TiO_2壳核型光催化剂的制备36-37
• 3.2.3 光催化实验37-38
• 3.2.4 表征38
• 3.2.5 主要研究内容38-39
• 3.3 结果与讨论39-53
• 3.3.1 样品的结构和形貌分析39-44
• 3.3.2 样品的XRD分析44-47
• 3.3.3 样品的FT-IR分析47-48
• 3.3.4 光催化性能分析48-53
• 3.4 本章小结53-55
• 4 结论55-57
• 参考文献57-63
• 致谢63-64
• 个人简历64
• 硕士期间发表论文情况64

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