【摘要】：近年來,隨著世界經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展,能源枯竭和環(huán)境污染問題成為全球亟待解決的重大問題之一。而眾多納米材料以及納米復(fù)合材料因?yàn)榫哂歇?dú)特優(yōu)異的性能而被廣泛應(yīng)用于治理污染和新能源領(lǐng)域,TiO_2因?yàn)槠鋬r(jià)格低廉、制備簡單、無毒無害、親水性優(yōu)良、化學(xué)穩(wěn)定性強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)一直備受科學(xué)家青睞,TiO_2是非常重要的光催化材料之一,能夠把眾多難降解的有機(jī)污染物氧化成CO_2和H_2O或一些低毒的中間產(chǎn)物,從而凈化水質(zhì)治理污染。但由于TiO_2的禁帶寬度較大,只能吸收波長較短的紫外線,而這部分光僅僅占太陽光能的3%~5%。所以如何擴(kuò)大TiO_2的光譜響應(yīng)范圍,使其能夠有效利用微弱的可見光,如何通過對TiO_2進(jìn)行改性修飾來增加其光催化活性,仍然是一個(gè)亟待解決的問題,同時(shí)也是本課題研究的重點(diǎn)。在拓展TiO_2的光譜響應(yīng)的無機(jī)改性方面,與金屬氧化物制備出異質(zhì)復(fù)合材料是有效的的材料方法之一。我們首先通過水熱法制備出TiO_2/NiO、TiO_2/CoO和TiO_2/Fe_2O_3異質(zhì)結(jié)構(gòu)納米復(fù)合材料,通過SEM、TEM、XRD和UV-vis等測試方法對其微結(jié)構(gòu)和光譜性能進(jìn)行表征。結(jié)果表明,Ni O、CoO和Fe_2O_3納米粒子成功附著在TiO_2納米管上,形成了TiO_2基異質(zhì)納米復(fù)合材料。UV-vis的表征數(shù)據(jù)顯示,其納米復(fù)合材料拓寬了TiO_2的光譜響應(yīng)范圍,使其在可見光區(qū)也能夠有較好的吸收,預(yù)計(jì)在光催化領(lǐng)域有較好的潛在應(yīng)用價(jià)值。我們選用具有代表性的有機(jī)污染物羅丹明B和亞甲基藍(lán),在弱的可見光的照射下進(jìn)行光催化降解實(shí)驗(yàn),部分材料體系取得了較好的效果。在制備的TiO_2異質(zhì)結(jié)構(gòu)復(fù)合材料的基礎(chǔ)上,為發(fā)揮有機(jī)材料的互補(bǔ)行為,我們采用含羧基的環(huán)糊精聚合物對TiO_2/NiO、TiO_2/CoO進(jìn)行表面自組裝改性,得到TiO_2/NiO和TiO_2/CoO表面有機(jī)改性的有機(jī)/無機(jī)納米復(fù)合材料,對其內(nèi)部微結(jié)構(gòu)等進(jìn)行了系列表征。同樣選取具有代表性的有機(jī)污染物進(jìn)行光催化降解實(shí)驗(yàn),在弱的可見光的照射下進(jìn)行光催化降解實(shí)驗(yàn),部分材料體系取得了較好的效果。此外,考慮到傒是一類重要的有機(jī)半導(dǎo)體,具有好的熒光特性,廣泛用于化學(xué)傳感與環(huán)境、生物醫(yī)學(xué)的檢測等,也是近年來出現(xiàn)的新型有機(jī)光催化材料。為此我們用傒的衍生物(含-NH_2,-COOH)對課題組多年來可持續(xù)研究的一些低維納米材料,如氧化物、氧化石墨烯和碳納米管等進(jìn)行了修飾和相關(guān)性能的初步研究,取得了一些有意義的結(jié)果。基于對TiO_2異質(zhì)結(jié)構(gòu)的有機(jī)改性效果,我們也拓展到了在環(huán)境、能源領(lǐng)域常用的其它低維金屬氧化物的有機(jī)表面改性及相關(guān)研究,在弱的可見光照射下也取得了較為理想的效果。 【學(xué)位授予單位】：煙臺大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號】：TB383.1;TB33

【圖文】：

3 結(jié)果與討論基異質(zhì)結(jié)構(gòu)納米復(fù)合材料的系列表征/NiO 納米復(fù)合材料貌表征和圖 3-2 分別是 TiO2/NiO 納米復(fù)合材料的掃描電鏡圖和透射們可以看出 NiO 呈顆粒狀均勻的分布在 TiO2納米管周圍，呈管狀，外壁有 NiO 納米顆粒均勻分布著，TiO2納米管的0~15nm 左右，，NiO 納米顆粒的直徑在 20nm 左右。據(jù)此我們與 NiO 較好的復(fù)合在一起，形成 TiO2/NiO 納米復(fù)合材料。

TiO2/NiO納米復(fù)合材料的透射電鏡圖

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