N/S-TiO 2 薄膜的制备及其对甲基橙的光电催化降解性能

发布时间：2023-06-17 23:48

　　TiO₂是一种众所周知的能够有效净化染料废水的光催化剂,但较差的太阳光利用率使其对废水一直存在处理效率低的问题。加之在现阶段研究中,TiO₂薄膜的制备工艺往往较为复杂,这些原因阻碍了其在实际中的进一步应用。由此,寻找一种简单有效制备TiO₂薄膜并使其能够在太阳光下快速降解染料废水成为这一研究领域的关键。本文以过硫酸铵水溶液作为N、S来源,通过电辅助氧化法成功制备了具有较高催化活性的锐钛矿NO_x/S⁶⁺-TiO₂薄膜,并且其在太阳光下能够快速脱色甲基橙(MO)。研究中进一步借助表征手段分析了薄膜的形态结构、光学性质和光电化学性能。此外,探讨了MO的初始浓度,降解不同过程、外加偏压等外在因素对降解MO的影响;并通过自由基淬灭实验,提出了光电催化降解MO的可能机理。得出的主要结论如下:(1)在制备条件中,随着过硫酸铵浓度和辅助电压的增大,TiO₂薄膜在模拟太阳光下对MO降解效果越好。而辅助氧化时间等其他因素对MO的脱色效率没有显著影响。(2...

【文章页数】：69 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
第一章 绪论
    1.1 引言
    1.2 TiO₂薄膜与光电催化
        1.2.1 TiO₂薄膜
        1.2.2 TiO₂薄膜光电催化的原理
        1.2.3 TiO₂薄膜应用中的瓶颈
    1.3 TiO₂薄膜改性制备方法
        1.3.1 水热合成法
        1.3.2 溶胶凝胶法
        1.3.3 阳极氧化法
    1.4 提高TiO₂薄膜光/电催化效率的方法
        1.4.1 金属掺杂改性
        1.4.2 非金属掺杂改性
        1.4.3 金属与非金属共掺杂改性
        1.4.4 可见光下掺杂光催化效果
        1.4.5 可见光下掺杂光电催化效果
    1.5 研究目标与内容
        1.5.1 研究目标
        1.5.2 研究内容
        1.5.3 技术路线
第二章 材料及测试方法
    2.1 实验材料、试剂及仪器
        2.1.1 实验主要材料及试剂
        2.1.2 实验仪器
    2.2 测定方法与实验设置
        2.2.1 测定方法
        2.2.2 制备条件
        2.2.3 光电催化反应条件
        2.2.4 自由基淬灭实验
    2.3 表征及分析方法
        2.3.1 扫描电子显微镜(SEM)
        2.3.2 场发射透射电镜(HR-TEM)
        2.3.3 X-射线衍射(XRD)
        2.3.4 X-射线光电子能谱(XPS)
        2.3.5 荧光光谱(PL)
        2.3.6 紫外可见近红外吸收光谱(UV-vis-NIR)
        2.3.7 电化学性质
第三章 N/S-TiO₂薄膜的制备及其光电催化性能
    3.1 N/S-TiO₂薄膜的制备及条件选择
        3.1.1 N/S-TiO₂薄膜的制备
        3.1.2 过硫酸铵浓度的选择
        3.1.3 辅助电压-时间的选择
        3.1.4 煅烧温度和时间的选择
    3.2 N/S-TiO₂薄膜表征分析
        3.2.1 N/S-TiO₂薄膜形貌结构
        3.2.2 TiO₂薄膜中N、S浓度
        3.2.3 N/S-TiO₂薄膜晶体结构
        3.2.4 N/S-TiO₂薄膜光学特性
    3.3 N/S-TiO₂薄膜光电催化性能
        3.3.1 混合形貌结构NO_x/S⁶⁺-TiO₂薄膜的内部结构
        3.3.2 N、S元素掺杂入TiO₂薄膜的形态
        3.3.3 NO_x/S⁶⁺-TiO₂薄膜的电化学性能
        3.3.4 NO_x/S⁶⁺-TiO₂薄膜光电催化活性及动力学
            3.3.4.1 模拟废水标准曲线
            3.3.4.2 动力学方程分析
            3.3.4.3 光电催化降解的影响因素
    3.4 光电催化降解性能评价
    3.5 光电催化降解可能存在的机理
第四章 结论与展望
    4.1 结论
    4.2 创新点
    4.3 展望
参考文献
致谢
作者简历



本文编号：3834377