铋修饰氧化钛纳米管阵列的研究

发布时间：2017-10-03 09:37

  本文关键词：铋修饰氧化钛纳米管阵列的研究

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【摘要】：本文对铋元素对氧化钛纳米管阵列的修饰作用进行了研究。采用粉末冶金法制备不同比例的铋钛合金,将铋钛合金阳极氧化制备不同铋掺杂量的氧化钛纳米管阵列;采用真空浸渍与化学沉淀的方法制备卤氧化铋-氧化钛复合薄膜;分别利用SEM、XRD、XPS、UV-Vis等测试方法研究了样品的形貌、结构、元素组成、光催化、耐热性等性能,同时利用电化学工作站对样品的光电转换、光电储能、抗腐蚀等性能进行了研究。1.采用粉末冶金法制备不同比例的Bi-Ti合金(铋钛原子比分别为1:99,3:97,5:95),并分别研究了其晶体结构和耐腐蚀性。2.采用阳极氧化法在乙二醇电解液中制备出Bi掺杂TiO_2纳米管阵列,并对其形貌、晶体结构进行了研究。分析发现,TiO_2的形貌与晶体结构没有因为Bi元素掺入而发生明显改变。460℃退火时,样品呈锐钛矿相。3.探究了Bi掺入量对TiO_2纳米管的光活性的影响。结果显示,Bi元素的掺杂抑制了样品的光电转换及光催化性能;光电储能及抗腐蚀性测试表明,Bi掺杂量为3%时,样品具有最为优越的性能。4.研究了经过Bi元素掺杂的样品的耐热性能。结果表明,当煅烧温度达到650℃时,纳米管出现较为严重的熔化情况,到达750℃时,大部分的纳米管熔化;与未掺杂样品相比,Bi元素掺杂后样品的耐热性降低。5.采用真空浸渍与化学沉淀的方法制备了BiO_X(X=Cl、Br、I)-TiO_2复合薄膜,并详细研究了不同样品的形貌、晶型和光催化性能。结果表明,卤素离子不同时,复合薄膜的表面形貌有明显差别,BiO_X与TiO_2纳米管阵列的结合情况随Cl、Br、I的顺序依次变差。以甲基橙为目标降解物的测试结果表明,BiOCl-TiO_2与BiOBr-TiO_2样品的光催化活性高于纯TiO_2,BiOI-TiO_2与TiO_2的光催化性能相似。BiOCl-TiO_2的性能略优于BiOBr-TiO_2。
【关键词】：铋掺杂 氧化钛 纳米管阵列 卤氧化铋 光催化活性 光电性能
【学位授予单位】：河北工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TQ134.11;TB383.1
【目录】：

• 摘要5-6
• ABSTRACT6-10
• 第一章 绪论10-22
• 1.1 引言10-11
• 1.1.1 纳米材料的研究背景10
• 1.1.2 纳米材料的分类及特性10-11
• 1.1.3 纳米材料的应用11
• 1.2 纳米氧化钛研究现状及应用前景11-14
• 1.2.1 纳米氧化钛的性质及结构11-12
• 1.2.2 纳米氧化钛的研究现状12
• 1.2.3 纳米氧化钛的应用前景12-13
• 1.2.4 氧化钛纳米管的特点、制备及应用13-14
• 1.3 纳米氧化钛的改性方法14-15
• 1.3.1 离子掺杂14-15
• 1.3.2 贵金属沉积15
• 1.3.3 半导体光敏化15
• 1.4 铋修饰氧化钛纳米材料的研究进展15-19
• 1.4.1 铋掺杂对氧化钛的修饰作用15-17
• 1.4.2 负载卤氧化铋对氧化钛的修饰作用17-19
• 1.5 本文的研究意义及内容19-22
• 1.5.1 本文的研究意义19
• 1.5.2 本文的研究内容19-22
• 第二章 实验原料、设备、检测方法22-28
• 2.1 实验原料及设备22-24
• 2.2 实验及表征方法24-28
• 2.2.1 实验设计24-25
• 2.2.2 表征方法25-28
• 第三章 铋钛合金的制备、表征与性能28-34
• 3.1 引言28
• 3.2 铋钛合金的制备28-30
• 3.3 铋钛合金的XRD分析30
• 3.4 铋钛合金的耐腐蚀性研究30-33
• 3.5 小结33-34
• 第四章 铋掺杂氧化钛纳米管阵列的制备、表征与光活性研究34-50
• 4.1 引言34
• 4.2 铋掺杂氧化钛纳米管阵列的制备34-37
• 4.3 铋掺杂氧化钛纳米管阵列的光电性能37-39
• 4.4 铋掺杂氧化钛纳米管阵列的能量存储及抗腐蚀性能39-45
• 4.5 铋掺杂氧化钛纳米管阵列的光催化性能45-47
• 4.5.1 铋掺杂氧化钛纳米管阵列光催化降解甲基橙45-46
• 4.5.2 铋掺杂氧化钛纳米管阵列光催化降解中性红46-47
• 4.6 小结47-50
• 第五章 铋掺杂氧化钛纳米管阵列的耐热性研究50-66
• 5.1 引言50
• 5.2 退火温度对形貌的影响50-56
• 5.3 退火温度对晶体结构的影响56-61
• 5.4 退火温度对紫外可见漫反射光谱的影响61-65
• 5.5 小结65-66
• 第六章 卤氧化铋—氧化钛纳米管阵列复合薄膜的制备与性能研究66-74
• 6.1 引言66
• 6.2 BiOX-TiO_2纳米管阵列复合薄膜的制备66-67
• 6.3 BiOX-TiO_2纳米管阵列复合薄膜的形貌67-68
• 6.4 BiOX-TiO_2纳米管阵列复合薄膜的XRD分析68-69
• 6.5 BiOX-TiO_2纳米管阵列复合薄膜的光催化性能69-72
• 6.6 BiOX-TiO_2纳米管阵列复合薄膜的紫外可见漫反射谱72-73
• 6.7 小结73-74
• 第七章 结论74-76
• 参考文献76-82
• 攻读硕士期间取得的成果82-84
• 致谢84-85

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本文编号：964480