本文選題：靜電紡絲 + 自燃燒法��； 參考：《蘭州大學(xué)》2015年碩士論文

【摘要】：隨著社會的不斷發(fā)展和進(jìn)步,環(huán)境污染和能源危機已成為全球關(guān)注的焦點問題。為了治理及防治環(huán)境污染,研究者們正在努力研究和尋求一種既能滿足人們的需求又不能對環(huán)境構(gòu)成新威脅的方法。半導(dǎo)體光催化的出現(xiàn)為研究者們解決上述問題提供了新思路。在眾多半導(dǎo)體材料中,Ti02因其氧化能力強,物理化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定,自然界儲存豐富,被廣泛應(yīng)用于光催化降解有機污染物以及光解水制氫中。然而作為光催化劑,Ti02也存在本征性缺點：帶隙過寬導(dǎo)致只能利用紫外光；電子空穴復(fù)合較快嚴(yán)重影響Ti02的光催化效率。本論文通過分析Ti02光催化劑存在的問題,有針對性的開展了以下兩個工作。第一提出通過靜電紡絲制備TiO2@SnO2異質(zhì)結(jié)納米管,抑制電子空穴的復(fù)合,有效提高光催化效率；第二提出通過自燃燒法制備納米泡沫狀Ti02,利用其大的比表面積,增強太陽光吸收能力,以及銳鈦礦與金紅石混合相有效分離電子空穴對,從而改善光催化特性。通過上述兩種光催化劑性質(zhì)的研究,對Ti02基光催化機理進(jìn)行了深入探討,獲得了一些研究成果,結(jié)果如下：1.利用靜電紡絲技術(shù)一步法成功制備出TiO2@SnO2異質(zhì)結(jié)納米線和納米管。通過調(diào)控退火升溫速率,1℃/min時獲得TiO2@SnO2異質(zhì)結(jié)納米線,納米線直徑為200 nm左右,6℃/min時得到TiO2@SnO2異質(zhì)結(jié)納米管,納米管直徑大約為200 nm,從TEM中可以看到異質(zhì)結(jié)納米管的管壁厚度大約為20 nm。將TiO2@SnO2異質(zhì)結(jié)納米線作為光催化劑,降解RhB染料,通過調(diào)控前驅(qū)物原料比例,發(fā)現(xiàn)當(dāng)SnCl2·2H2O與鈦酸四丁酯的質(zhì)量比為2：1時,光催化效果最佳。同樣條件下,TiO2@SnO2異質(zhì)結(jié)納米管表現(xiàn)出了更高的光催化降解效率,這歸因于異質(zhì)結(jié)納米管擁有更大的比表面積,能夠吸附大量的染料分子,管狀結(jié)構(gòu)所特有的陷光效應(yīng),以及TiO2和SnO2兩相之間形成的異質(zhì)結(jié)結(jié)構(gòu),大大提高了光生電子空穴對的分離效率。通過制備工藝的廣泛研究,對靜電紡絲技術(shù)制備TiO2@SnO2異質(zhì)結(jié)納米管的形成機制進(jìn)行了深入分析,我們提出了聚合物自模板法機理,很好的解釋了納米管的形成過程。預(yù)期該機制可推廣到靜電紡絲技術(shù)獲得其它納米管的研究當(dāng)中。2.通過簡單的一步自燃燒法制得了納米泡沫狀Ti02樣品,并研究了納米泡沫Ti02的光催化降解RhB染料和光解水制氫的性質(zhì)。通過研究表明納米泡沫Ti02的光催化效果明顯高于商用P25材料：30 nim后樣品Ti02 NF 0.8g作為光催化劑時,RhB燃料被完全降,而當(dāng)P25作為光催化劑時,仍然還有5%的RHB燃料沒有被降解；經(jīng)過4h的光解水制氫,泡沫TiO2的平均制氫量是商用P25的1.2倍。這主要是由于納米泡沫Ti02具有更大的比表面積可吸附更多的染料分子；泡沫狀陷光結(jié)構(gòu)也捕獲了大量的光子,有效提高了太陽光的利用率；泡沫TiO2的吸光范圍拓寬,相比商用P25吸收邊紅移；銳鈦礦相與金紅石相所形成的同質(zhì)結(jié)增強電子空穴對分離；泡沫Ti02的光電流測試也說明載流子濃度增加,電子空穴對分離效率提高。這些綜合因素導(dǎo)致納米泡沫TiO2擁有更強的光催化降解和光解水產(chǎn)氫能力。
[Abstract]:With the development and progress of society , environmental pollution and energy crisis have become the focus of global attention . In order to control and control environmental pollution , researchers are trying to study and seek a new method which can not only meet the needs of people but also can not pose new threats to the environment . In many semiconductor materials , Ti02 has been widely used in photocatalytic degradation of organic pollutants and photodissociation of organic pollutants .
The photocatalytic efficiency of Ti02 was seriously affected by electron hole recombination . In this paper , by analyzing the problems of Ti02 photocatalyst , the following two tasks were carried out . First , the TiO2 @ SnO2 heterojunction nanotube was prepared by electrostatic spinning , and the recombination of electron holes was inhibited , and the photocatalytic efficiency was effectively improved ;
The TiO2 @ SnO2 heterojunction nano - nano - tubes were prepared by self - combustion method . The results were as follows : 1 . TiO2 @ SnO2 heterojunction nano - nano - tubes were prepared by one - step method .
The average hydrogen production capacity of TiO _ 2 was 1.2 times higher than that of commercial one . This was mainly due to the greater specific surface area of nano - foam Ti02 to adsorb more dye molecules .
the bubble trap structure also captures a large number of photons , thereby effectively improving the utilization rate of the sunlight ;
the absorption range of the foam TiO2 is widened , and the absorption edge of the foam TiO2 is shifted by the absorption edge ;
homogeneous junction enhanced electron hole pair separation formed by anatase phase and rutile phase ;
The photocurrent test of foam Ti02 also shows that the carrier concentration is increased , and the separation efficiency of the electron hole is improved . These factors lead to the stronger photocatalytic degradation and photodissociation water - producing ability of the nano - foam TiO2 .

【學(xué)位授予單位】：蘭州大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號】：TB383.1

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本文編號：1742702