本文關鍵詞： 二氧化鈦 光催化活性 高能面 氧化石墨烯 水熱法　出處：《哈爾濱工業(yè)大學》2015年碩士論文　論文類型：學位論文

【摘要】：近幾年來,隨著對輕質(zhì)新能源以及環(huán)境污染處理的需求,光催化材料受到了廣泛的關注和研究。Ti O2因其具有廉價、無毒、化學穩(wěn)定性良好等特性被廣泛的用作光催化劑,它不僅在降解污水中的有機污染物和空氣凈化等方面有重要的應用價值,而且它在光解水制氫方面也獲得了深入的研究。然而,由于二氧化鈦的禁帶寬度較大(銳鈦礦相的禁帶寬度為3.2e V,而金紅石相的禁帶寬度為3.0e V),因而只能吸收波長小于380nm以下的紫外光,使光催化性能受到了極大的限制。另外,當二氧化鈦光催化劑吸收太陽光時,被紫外光所激發(fā)而生成的部分電子和空穴對在催化劑內(nèi)部迅速復合,成為了限制光催化活性的另一個重要的因素。因而,合成較窄的禁帶寬度而且還能夠有效的抑制光生電子-空穴對的復合的Ti O2催化劑仍然是一個極具挑戰(zhàn)性的科研難題。目前廣泛采用的方法如在Ti O2中摻入貴金屬粒子、金屬氧化物、碳納米材料,通過調(diào)節(jié)Ti O2形貌使其暴露出高活性的晶面等,有效的提高了光催化活性。本論文通過有效的控制Ti O2形貌使其暴露高能面和與石墨烯復合等方式來提高Ti O2的光催化活性。具體研究內(nèi)容如下:(1)通過調(diào)控反應時間、反應物的濃度、反應釜體壓強、反應溫度實驗變量,研究的實驗條件的變化對Ti O2的形貌的影響,進一步優(yōu)化實驗參數(shù),合成理想的Ti O2顆粒。(2)用水熱法通過鹽酸和氫氟酸的共同作用合成具有不同比例{001}和{100}晶面的二氧化鈦,比較{001}和{100}晶面比例的不同對二氧化鈦的光催化活性的影響,進一步確定{001}和{100}晶面的活性順序。(3)用一步水熱法和兩步水熱法合成了暴露高能面的二氧化鈦和石墨烯復合材料,通過石墨烯導電網(wǎng)絡增加電子遷移率,進而提高了復合結構的光催化性能。
[Abstract]:In recent years, with the demand for light new energy and environmental pollution treatment, photocatalytic materials have received extensive attention and research. TIO 2 has been widely used as photocatalyst because of its cheap, non-toxic, good chemical stability and other characteristics. It not only has important application value in degradation of organic pollutants in sewage and air purification, but also has been deeply studied in photodissociation of water for hydrogen production. Because the bandgap of titanium dioxide is larger (3.2e V for anatase phase and 3.0 EV for rutile phase), it can only absorb ultraviolet light with wavelength less than 380 nm, so the photocatalytic performance is greatly restricted. When TIO _ 2 photocatalyst absorbs sunlight, some electrons and holes generated by ultraviolet light recombine rapidly inside the catalyst, which becomes another important factor limiting photocatalytic activity. The synthesis of complex TIO _ 2 catalysts with narrow band gap and effective inhibition of photogenerated electron-hole pairs is still a very challenging research problem. At present, widely used methods such as doping noble metal particles into TIO _ 2 are very challenging. Metal oxides, carbon nanomaterials, which expose highly active crystal surfaces by adjusting the morphology of TIO 2, In this paper, the photocatalytic activity of TIO _ 2 was improved by controlling the morphology of TIO _ 2 to expose high-energy surface and recombination with graphene. The influence of the concentration of reactants, the pressure of the reactor, the experimental variables of reaction temperature and the experimental conditions studied on the morphology of TIO _ 2 was studied, and the experimental parameters were further optimized. The ideal TIO 2 particles were synthesized by hydrothermal method through the interaction of hydrochloric acid and hydrofluoric acid to synthesize titanium dioxide with different proportions of {001} and {100} crystal planes. The effects of {001} and {100} crystal planes on the photocatalytic activity of titanium dioxide were compared. The active order of {001} and {100} faces was further determined.) Titanium dioxide and graphene composites exposed to high energy surfaces were synthesized by one-step hydrothermal method and two-step hydrothermal method. The electron mobility was increased by graphene conductive network. Furthermore, the photocatalytic performance of the composite structure was improved.
【學位授予單位】：哈爾濱工業(yè)大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2015
【分類號】：TB332

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