二氧化鈦（TiO2）環(huán)境友好、成本低、化學(xué)性能穩(wěn)定,是最有可能獲得實(shí)際應(yīng)用的光催化劑,利用TiO2納米顆粒分解水中或空氣中有機(jī)污染物的光催化反應(yīng)裝置已經(jīng)開始走向商業(yè)化。在分散懸浮體系中,TiO2納米顆粒的光催化活性是固載狀態(tài)下的幾倍,但從懸浮體系中回收納米顆粒比較困難。具有高光催化效率的TiO2薄膜的研發(fā)因而具有重要現(xiàn)實(shí)意義。薄膜基材的選擇是另一關(guān)鍵因素,具有柔韌性的基材有助于光催化反應(yīng)器的設(shè)計和制造。鈦絲網(wǎng)是一種比較合適的柔性基材。本文通過一種低溫制備路線在柔性釹絲網(wǎng)基底上生長高光催化活性TiO2納米陣列,并在此基礎(chǔ)上制備分級納米分枝結(jié)構(gòu),進(jìn)一步優(yōu)化其光催化性能。同時,我們結(jié)合有機(jī)-無機(jī)復(fù)合和表面功能化,制備了一種TiO2納米線覆蓋的有機(jī)-無機(jī)超濾膜,經(jīng)后續(xù)TiCl4處理在納米線上生長納米分枝結(jié)構(gòu)后,分離膜的性能得到進(jìn)一步改善。將鈦絲網(wǎng)浸沒于H2O2、六次甲基四胺（HMT）和HNO3的混合溶液中,80 ℃反應(yīng)72 h,在鈦絲網(wǎng)表面沉積鈦酸納米帶,經(jīng)后續(xù)熱水處理,鈦酸轉(zhuǎn)化為TiO2納米棒。釹絲網(wǎng)可以疊加使用以提高單位面積光催化劑的擔(dān)載量,提高光催化反應(yīng)器有限空間的利用率。三層堆疊的表面... 

【文章來源】：浙江大學(xué)浙江省 211工程院校 985工程院校 教育部直屬院校

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【學(xué)位級別】：博士

【部分圖文】：

圖１．１不同結(jié)構(gòu)Ｔｉ０２的晶體結(jié)構(gòu)示意圖，（ａ）銳鈦礦、（ｂ）金紅石、（ｃ）板鈦礦

⑷?ｔＫ??圖１．１不同結(jié)構(gòu)Ｔｉ０２的晶體結(jié)構(gòu)示意圖，（ａ）銳鈦礦、（ｂ）金紅石、（ｃ）板鈦礦。［１５］??Ｆｉｇ．１．１?Ｃｒｙｓｔａｌ?ｓｔｒｕｃｔｕｒｅｓ?ｏｆ?ａｎａｔａｓｅ?（ａ），?ｒｕｔｉｌｅ?（ｂ）?ａｎｄ?ｂｒｏｏｋｉｔｅ?（ｃ）．［１５１??１．２?Ｔｉ０２光催化基本原理及在環(huán)境治理中的應(yīng)用??１．２．１光催化基本原理??由于存在氧缺陷，Ｔｉ〇２通常是一種？型半導(dǎo)體［１８］。三種結(jié)構(gòu)的帶隙分別為：??銳鈦礦３．２ｅＶ，金紅石３．０ｅＶ，板鈦礦約為３．２ｅＶ［１９＿２１］。在光催化過程中，電??子被能量大于半導(dǎo)體帶隙的光子從價帶激發(fā)到導(dǎo)帶，如圖１．２所示。例如銳鈥礦??型１１０２的帶隙為３．２?ｅＶ，所以需要波長幻８７?ｎｍ的紫外光。光子將電子激發(fā)到導(dǎo)??帶，從而在價帶中產(chǎn)生空穴（公式１．１所示）。??載流子被捕獲并形成Ｔｉ０２晶格中的Ｔｉ３＋和ＣＴ缺陷，或者重新復(fù)合，吸收的??光能以熱量的形式耗散［２２］。遷移到催化劑表面的載流子與吸附的污染物發(fā)生氧??化還原反應(yīng)［２３］�？昭ㄑ趸砻娴末枺龋呋蛩�

Ｘ－?｜〇＾?＋?Ｈ２０?—．ＯＯＨ?＋?ＯＨ．??圖１．２Ｔｉ０２光催化過程中的電子－空穴的產(chǎn)生與分離模型。［２］??Ｆｉｇ．１．２?Ｐｏｓｓｉｂｌｅ?ｅｌｅｃｔｒｏｎ－ｈｏｌｅ?ｇｅｎｅｒａｔｉｏｎ?ａｎｄ?ｓｅｐａｒａｔｉｏｎ?ｍｅｃｈａｎｉｓｍ?ｏｆ?Ｔｉ〇２．［２１??Ｔｉ〇２＋ｈｖ—ｙｈｖＢ?＋ｅｃＢ?（１．１）??ｅｃＢ?＋ｈｖＢ?ｙｈｅａｔ?（１．２）??Ｈ２０＋ｈｖＢ＋—．０Ｈ＋Ｈ＋?（１．３）??〇２＋ｅｃＢ?￣＾〇２＇?（１．４）??■?ＯＨ＋ｐｏｌｌｕｔａｎｔ—＞Ｈ２〇＋Ｃ〇２?（１．５）??０２．－＋Ｈ＋—００Ｈ?（１．６）??？〇ＯＨ＋ＯＯＨ－＾Ｈ２〇２＋〇２?（１．７）??〇２’＋ｐ〇ｌｌｕｔａｎｔ—＋ＣＯ２＋Ｈ２Ｏ?（１．８）??？ＯＯＨ＋ｐｏｌｌｕｔａｎｔ—Ｃ０２＋Ｈ２０?（１．９）??光生電子空穴對復(fù)合是Ｔｉ０２光催化的主要限制因素，它降低了總體量子效??率。當(dāng)發(fā)生復(fù)合時，被激發(fā)的電子返回到價帶而不是與被吸附物質(zhì)反應(yīng)，通過光??或者熱的形式消耗能量。研究者們通過各種方式來提高Ｔｉ０２的光催化效率，包??括形貌調(diào)控，例如增加表面積和孔隙率；或者化學(xué)修飾，通過在Ｔｉ０２結(jié)構(gòu)中引??入摻雜［２６］。??迄今，Ｔｉ０２已被廣泛用于環(huán)境和能源領(lǐng)域，包括表面自清潔、水體凈化、有??害氣體去除、滅菌、光催化制氫和光電化學(xué)轉(zhuǎn)換等。本文主要關(guān)注Ｔｉ０２在環(huán)境??修復(fù)領(lǐng)域的應(yīng)用。作為性能優(yōu)異的光催化劑，Ｔｉ０２不僅可以在液相中降解污染物，??也可以去除氣相中的有機(jī)污染物

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]Theoretic and Experimental Studies on Titania Nanotube Doped with Ag Metal Ions[J]. 吳先映,廖斌,梁宏,張旭,劉安東.  結(jié)構(gòu)化學(xué). 2011(09)
[2]LATTICE DEFORMATION AND PHASE TRANSFORMATION FROM NANO-SCALE ANATASE TO NANO-SCALE RUTILE TiO2 PREPARED BY A SOL-GEL TECHNIQUE[J]. Yekun Lee.  China Particuology Science and Technology of Particles. 2004(03)



本文編號：2954207