二维和三维结构TiO 2 光催化剂的制备、表征及光催化活性

发布时间：2024-10-17 12:59

　　以钛酸丁酯为钛源,HF为形貌诱导剂,采用水热法合成具有暴露(001)晶面的二维TiO2纳米片,并选用Cr(Ⅵ)为目标污染物,研究催化剂的光催化还原能力。此外选用HCI为诱导剂,钛酸丁酯为钛源,制备三维纳米花型TiO2光催化剂,并选择甲基橙(MO)作为模型污染物。结合扫描电子显微镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)、X射线衍射(XRD)、X射线光电子能谱分析(XPS)、比表面积测试法(BET)等表征手段研究催化剂的形貌结构和表面化学特性对光催化活性的影响。 Ti02已被广泛应用于光催化去除水中污染物,研究在不额外添加任何还原剂或者空穴捕捉剂的情况下,以TiO2纳米片为光催化剂,在紫外-可见光照射下还原水中Cr(Ⅵ)。通过调节初始的F/Ti比,采用水热法合成了具有不同(001)晶面比例的纳米结构TiO2光催化剂,无氟TiO2则通过碱洗得到。通过反应中Cr(Ⅵ)的饱和吸附量及光催化还原的拟一级反应速率常数说明表面氟化和(001)晶面的作用。结合表征方法证实表面氟化和(001)晶面能够通过提高表面羟基基团的数量促进吸附过程,而且氟化作用还能有效抑制光生电子空穴对的复合。因为Cr(Ⅵ)在(1...

【文章页数】：71 页

【学位级别】：硕士

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摘要
ABSTRACT
符号说明
第一章 文献综述
    1.1 光催化技术
    1.2 TiO₂的光催化原理
    1.3 TiO₂光催化的研究现状
        1.3.1 TiO₂光催化剂的改性研究
            1.3.1.1 金属掺杂
            1.3.1.2 非金属掺杂
            1.3.1.3 贵金属沉积
            1.3.1.4 半导体复合
            1.3.1.5 表面光敏化
        1.3.2 TiO₂光催化剂微结构调控
    1.4 本论文研究目的、研究内容及特色
第二章 实验与分析
    2.1 实验材料与设备
        2.1.1 实验药品
        2.1.2 实验材料与设备
    2.2 实验装置
        2.2.1 反应装置
        2.2.2 光源
    2.3 催化剂的制备与表征方法
        2.3.1 具有高比例(001)晶面的片状TiO₂光催化剂的制备
        2.3.2 含有三维结构纳米花TiO₂催化剂的制备
        2.3.3 光催化剂的表征方法
    2.4 实验过程
        2.4.1 二维纳米片TiO₂光催化实验
        2.4.2 三维纳米花TiO₂光催化实验
    2.5 样品及产物测定方法
第三章 实验结果与讨论
    3.1 二维纳米片TiO₂光催化剂的理化性质及其光催化还原Cr(Ⅵ)的研究
        3.1.1 FE-SEM测试
        3.1.2 TEM测试
        3.1.3 XRD表征
        3.1.4 BET表面积和孔径分布
        3.1.5 表面组成和化学态
        3.1.6 催化活性测试
            3.1.6.1 催化剂的光催化活性对照
            3.1.6.2 TiO₂的暴露(001)晶面和表面氟化对Cr(Ⅵ)吸附的影响
            3.1.6.3 TiO₂的暴露(001)晶面比例和表面氟化对还原Cr(Ⅵ)的影响
        3.1.7 小结
    3.2 三维纳米花TiO₂光催化剂的物化特性及其对MO光催化脱色的研究
        3.2.1 TEM形貌测试
        3.2.2 XRD测试
        3.2.3 XPS测试
        3.2.4 BET测试
        3.2.5 催化活性测试
        3.2.6 小结
第四章 结论与建议
    4.1 结论
    4.2 建议
参考文献
致谢
攻读硕士学位期间发表的学术论文



本文编号：4008039