水热法制备掺铁TiO 2 纳米管及其光催化性能研究
发布时间：2024-10-04 18:32
TiO2纳米管与TiO2纳米粉体和薄膜相比,它具有更大的比表面积和更强的吸附能力。在TiO2纳米管中掺杂过渡金属离子,可提高TiO2的光催化性能,制备和开发TiO2纳米管已成为研究热点之一。本文从TiO2纳米管的制备出发,分别以非晶态TiO2干凝胶和纳米晶锐钛矿为原料,探讨了优化制备条件和纳米管形成机理,并通过掺杂过渡金属离子Fe3+来扩宽其对可见光吸收的范围,且在形貌调控、性能增强和形成机理等方面取得了一定的成果,其主要研究进展如下： 1、分别以溶胶-凝胶法制得的TiO2干凝胶和纳米晶锐钛矿为原料,通过水热法预处理和溶液后处理制得两组样品,分别记为A-TNTs和B-TNTs,并探讨最佳优化条件。表征结果表明：在最佳优化条件下(T=150℃、t=24h、c(NaOH)=10mol/L), TiO2干凝胶预处理后的产物物相为Na2Ti307和(H2O)Ti4O7(OH)2,微观形貌为纳米片；通过后处理能制备出Ti2H5O11·3H2O纳米管,干凝胶中羟基、羧基和烷烃均消失Ti-O被打开,有Ti-O-H键生成。纳米晶锐钛矿经过后处理所制得纳米管物相为锐钛矿TiO2,这说明纳米管是在后处...
【文章页数】：73 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
Abstract
目录
第1章 绪论
1.1 引言
1.2 纳米TiO_2的研究概况
1.2.1 TiO_2的电子结构
1.2.2 TiO_2纳米粒子的性质
1.3 TiO_2纳米管的制备方法简介
1.3.1 模板合成法
1.3.2 电化学阳极氧化法
1.3.3 水热合成法
1.3.4 微波水热法
1.3.5 化学合成法
1.4 TiO_2纳米管形貌的影响因素
1.4.1 水热时间
1.4.2 水热温度
1.4.3 反应溶液pH
1.4.4 不同原材料
1.5 TiO_2改性技术
1.5.1 金属和非金属掺杂
1.5.2 贵金属沉积
1.5.3 表面修饰和改性
1.5.4 染料敏化
1.5.5 半导体复合
1.5.6 自组装制备TiO_2纳米管阵列
1.6 纳米TiO_2纳米管应用概况
1.6.1 氢气传感器
1.6.2 光解水制氢
1.6.3 染料敏化太阳能电池
1.6.4 光催化降解污染物
1.6.5 其他方面应用
1.7 研究的意义和内容
1.7.1 本课题研究的目的和意义
1.7.2 本文主要研究技术路线和内容
第2章 TiO_2纳米管的制备
2.1 实验试剂、设备和方法
2.1.1 实验试剂
2.1.2 实验设备
2.1.3 实验方法
2.2 样品的制备和表征仪器
2.2.1 样品制备
2.2.2 样品表征仪器
2.3 结果与讨论
2.3.1 水热法制备纳米片及不同方法后处理样品透射电镜结果分析
2.3.2 水热法制备纳米片及不同溶液后处理样品XRD结果分析
2.3.3 原材料干凝胶和A-TNTs傅里叶红外光谱结果分析
2.4 本章小结
第3章 不同条件与原料对TiO_2纳米管形成的影响
3.1 实验试剂和设备
3.1.1 实验试剂
3.1.2 实验设备
3.2 样品的制备和表征仪器
3.2.1 样品制备
3.2.2 样品表征仪器
3.3 结果与讨论
3.3.1 不同水热时间对TiO_2纳米管影响的结果与讨论
3.3.2 水热温度对TiO_2纳米管影响的结果与讨论
3.3.3 反应溶液pH对TiO_2纳米管影响的结果与讨论
3.3.4 不同原材料对TiO_2纳米管影响的结果与讨论
3.4 本章小结
第4章 Fe~(3+)掺杂TiO_2纳米管的制备与表征
4.1 实验试剂和设备
4.1.1 实验试剂
4.1.2 实验设备
4.2 样品的制备和表征仪器
4.2.1 样品的制备
4.2.2 样品表征仪器
4.3 结果与讨论
4.3.1 B-TNTs-Fe-0.01%和B-TNTs XRD表征分析
4.3.2 B-TNTs-Fe-0.01%和B-TNTs紫外-可见漫反射吸收光谱表征分析
4.4 本章小结
第5章 纳米管光催化降解甲基橙溶液性能研究
5.1 实验方法和设备
5.1.1 实验方法
5.1.2 实验设备
5.2 光催化性能研究实验
5.2.1 甲基橙标准溶液最大吸收波长的确定
5.2.2 甲基橙溶液标准曲线的绘制
5.2.3 纳米管对甲基橙的吸附性研究
5.2.4 光照对甲基橙原液的影响
5.3 A-TNTs和B-TNTs对甲基橙溶液光催化降解效果比较
5.4 不同Fe~(3+)掺杂浓度B-TNTs-Fe光催化降解甲基橙实验
5.4.1 掺Fe~(3+)催化剂在可见光下光催化降解甲基橙溶液结果
5.4.2 掺Fe~(3+)催化剂在紫外光下对甲基橙溶液脱色率图
5.5 光催化反应动力学研究
5.6 本章小结
第6章 TiO_2纳米管的化学组成和生长机理
6.1 TiO_2纳米管机理研究概况
6.1.1 TiO_2纳米管的化学组成
6.1.2 TiO_2纳米管的生成阶段
6.1.3 TiO_2纳米管的生长模式
6.2 TiO_2纳米管形成机理探讨
6.2.1 TiO_2纳米管的化学组成
6.2.2 TiO_2纳米管的生成阶段
6.2.3 TiO_2纳米管的生长模式
第7章 结论与展望
7.1 结论
7.2 展望
参考文献
致谢
硕士期间发表论文
本文编号：4007014
【文章页数】：73 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
Abstract
目录
第1章 绪论
1.1 引言
1.2 纳米TiO_2的研究概况
1.2.1 TiO_2的电子结构
1.2.2 TiO_2纳米粒子的性质
1.3 TiO_2纳米管的制备方法简介
1.3.1 模板合成法
1.3.2 电化学阳极氧化法
1.3.3 水热合成法
1.3.4 微波水热法
1.3.5 化学合成法
1.4 TiO_2纳米管形貌的影响因素
1.4.1 水热时间
1.4.2 水热温度
1.4.3 反应溶液pH
1.4.4 不同原材料
1.5 TiO_2改性技术
1.5.1 金属和非金属掺杂
1.5.2 贵金属沉积
1.5.3 表面修饰和改性
1.5.4 染料敏化
1.5.5 半导体复合
1.5.6 自组装制备TiO_2纳米管阵列
1.6 纳米TiO_2纳米管应用概况
1.6.1 氢气传感器
1.6.2 光解水制氢
1.6.3 染料敏化太阳能电池
1.6.4 光催化降解污染物
1.6.5 其他方面应用
1.7 研究的意义和内容
1.7.1 本课题研究的目的和意义
1.7.2 本文主要研究技术路线和内容
第2章 TiO_2纳米管的制备
2.1 实验试剂、设备和方法
2.1.1 实验试剂
2.1.2 实验设备
2.1.3 实验方法
2.2 样品的制备和表征仪器
2.2.1 样品制备
2.2.2 样品表征仪器
2.3 结果与讨论
2.3.1 水热法制备纳米片及不同方法后处理样品透射电镜结果分析
2.3.2 水热法制备纳米片及不同溶液后处理样品XRD结果分析
2.3.3 原材料干凝胶和A-TNTs傅里叶红外光谱结果分析
2.4 本章小结
第3章 不同条件与原料对TiO_2纳米管形成的影响
3.1 实验试剂和设备
3.1.1 实验试剂
3.1.2 实验设备
3.2 样品的制备和表征仪器
3.2.1 样品制备
3.2.2 样品表征仪器
3.3 结果与讨论
3.3.1 不同水热时间对TiO_2纳米管影响的结果与讨论
3.3.2 水热温度对TiO_2纳米管影响的结果与讨论
3.3.3 反应溶液pH对TiO_2纳米管影响的结果与讨论
3.3.4 不同原材料对TiO_2纳米管影响的结果与讨论
3.4 本章小结
第4章 Fe~(3+)掺杂TiO_2纳米管的制备与表征
4.1 实验试剂和设备
4.1.1 实验试剂
4.1.2 实验设备
4.2 样品的制备和表征仪器
4.2.1 样品的制备
4.2.2 样品表征仪器
4.3 结果与讨论
4.3.1 B-TNTs-Fe-0.01%和B-TNTs XRD表征分析
4.3.2 B-TNTs-Fe-0.01%和B-TNTs紫外-可见漫反射吸收光谱表征分析
4.4 本章小结
第5章 纳米管光催化降解甲基橙溶液性能研究
5.1 实验方法和设备
5.1.1 实验方法
5.1.2 实验设备
5.2 光催化性能研究实验
5.2.1 甲基橙标准溶液最大吸收波长的确定
5.2.2 甲基橙溶液标准曲线的绘制
5.2.3 纳米管对甲基橙的吸附性研究
5.2.4 光照对甲基橙原液的影响
5.3 A-TNTs和B-TNTs对甲基橙溶液光催化降解效果比较
5.4 不同Fe~(3+)掺杂浓度B-TNTs-Fe光催化降解甲基橙实验
5.4.1 掺Fe~(3+)催化剂在可见光下光催化降解甲基橙溶液结果
5.4.2 掺Fe~(3+)催化剂在紫外光下对甲基橙溶液脱色率图
5.5 光催化反应动力学研究
5.6 本章小结
第6章 TiO_2纳米管的化学组成和生长机理
6.1 TiO_2纳米管机理研究概况
6.1.1 TiO_2纳米管的化学组成
6.1.2 TiO_2纳米管的生成阶段
6.1.3 TiO_2纳米管的生长模式
6.2 TiO_2纳米管形成机理探讨
6.2.1 TiO_2纳米管的化学组成
6.2.2 TiO_2纳米管的生成阶段
6.2.3 TiO_2纳米管的生长模式
第7章 结论与展望
7.1 结论
7.2 展望
参考文献
致谢
硕士期间发表论文
本文编号：4007014
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