我國是果蔬生產(chǎn)大國,由于貯運保鮮技術條件的落后,每年都有大量的果蔬產(chǎn)品腐爛變質(zhì),造成巨大的浪費。乙烯是采后果蔬腐敗變質(zhì)的重要因素之一,在密閉的保鮮環(huán)境中,乙烯能加快果蔬的呼吸強度,增強酶的代謝活性、加速細胞膜通透性和區(qū)格化損失,促進果實軟化、蔬菜退綠,縮短果蔬貯藏品質(zhì)和時間。傳統(tǒng)的脫除乙烯的方法(如物理吸附法、高錳酸鉀氧化法、減壓脫除法等)在實際應用過程中都有一些缺陷,這就導致我國果蔬貯藏保鮮技術發(fā)展緩慢。二氧化鈦納米管陣列(Titania Nanotube Arrays,TNAs)具有比表面積大,與鈦基片層結合牢固、物化性能穩(wěn)定、廉價、并具有優(yōu)秀的電荷傳輸特性和載流子壽命等特性,廣泛應用于降解有機污染物等領域。但是由于光生電子-空穴對的復合速度快,價電子只能被紫外光激發(fā)等問題的存在,使其應用受到了一定的限制。通過添加外源改性修飾,減小電子-空穴復合幾率,可有效提升其光催化降解的性能,在農(nóng)產(chǎn)品貯藏、環(huán)保等領域具有很大的研究價值。本研究以脫除保鮮冷庫中乙烯氣體為目的,通過60Co-γ射線輻照改性陽極氧化法制備出的^*TNAs,以氧化石墨(Graphite Oxide,...

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【學位級別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
Abstract
1 前言
    1.1 項目研究背景
    1.2 TiO₂光催化作用
        1.2.1 TiO₂晶體結構
        1.2.2 TiO₂能帶結構
        1.2.3 TiO₂的光催化原理
    1.3 TNAs的制備與改性研究
        1.3.1 TNAs的制備
        1.3.2 TNAs的改性研究
            1.3.2.1 非金屬離子摻雜
            1.3.2.2 金屬離子摻雜
            1.3.2.3 半導體復合
            1.3.2.4 貴金屬沉積
            1.3.2.5 染料光敏化
    1.4 石墨烯復合材料
        1.4.1 石墨烯的概述
        1.4.2 石墨烯的還原制備
    1.5 氧化石墨烯和納米銀顆粒在修飾二氧化鈦光催化劑中的應用
        1.5.1 氧化石墨烯在修飾二氧化鈦光催化劑中的應用
        1.5.2 納米銀顆粒在修飾二氧化鈦光催化劑中的應用
    1.6 輻照技術在材料改性及制備中的應用
        1.6.1 輻照技術在材料改性中的應用
        1.6.2 輻照技術在納米銀制備中的應用
        1.6.3 輻照技術在還原石墨烯中的應用
    1.7 研究的提出及主要內(nèi)容
        1.7.1 項目的提出
        1.7.2 技術路線
        1.7.3 項目研究內(nèi)容及創(chuàng)新點
2 材料與方法
    2.1 實驗材料
        2.1.1 實驗材料與試劑
        2.1.2 主要儀器與設備
    2.2 反應體系裝置
        2.2.1 陽極氧化反應裝置
        2.2.2 光催化反應體系
    2.3 光催化劑的制備方法
        2.3.1 二氧化鈦納米管陣列(TNAs)的制備
            2.3.1.1 物理拋光
            2.3.1.2 電化學處理
            2.3.1.3 電解液配置
            2.3.1.4 陽極氧化法制備TNAs
        2.3.2 輻照改性的TNAs(^*TNAs)的制備
        2.3.3 負載還原氧化石墨烯的^*TNAs(rGO-^*TNAs)的制備
        2.3.4 負載納米銀^*TNAs(AgNP-^*TNAs)的制備
        2.3.5 負載納米銀/還原氧化石墨烯^*TNAs(AgNP/rGO-^*TNAs)的制備
    2.4 光催化降解乙烯活性的評價
    2.5 二次旋轉(zhuǎn)回歸試驗的設計
    2.6 光催化材料的表征方法
        2.6.1 原子力顯微鏡(AFM)
        2.6.2 場發(fā)射掃描電鏡(FSEM)
        2.6.3 傅里葉變換紅外光譜(FTIR)
        2.6.4 拉曼光譜(Raman)
        2.6.5 X射線衍射(XRD)
        2.6.6 X射線光電子能譜(XPS)
    2.7 數(shù)據(jù)處理軟件及數(shù)據(jù)庫
3 試驗設計
    3.1 實驗裝置的氣密性
    3.2 不同條件制備還原氧化石墨烯及摻雜^*TNAs光催化降解乙烯的影響
        3.2.1 不同超聲功率制備GO及摻雜^*TNAs光催化降解乙烯的影響
        3.2.2 不同超聲時間制備GO及摻雜^*TNAs光催化降解乙烯的影響
        3.2.3 不同輻射劑量對GO還原制備rGO及摻雜^*TNAs光催化降解乙烯的影響
        3.2.4 不同rGO添加量對摻雜^*TNAs催化降解乙烯的影響
        3.2.5 二次旋轉(zhuǎn)回歸響應面試驗
    3.3 AgNP/rGO-^*TNAs光催化降解乙烯的研究
        3.3.1 不同納米銀添加量摻雜^*TNAs光催化降解乙烯的影響
        3.3.2 不同輻照劑量制備AgNP/rGO復合物摻雜^*TNAs光催化降解乙烯的影響
        3.3.3 二次旋轉(zhuǎn)回歸響應面試驗
    3.4 比較分析AgNP-^*TNAs、rGO-^*TNAs、AgNP/rGO-^*TNAs微觀結構及其對光催化降解乙烯反應活性的影響
4 結果與分析
    4.1 實驗裝置的氣密性檢驗
    4.2 不同條件制備還原氧化石墨摻雜^*TNAs催化降解乙烯的影響
        4.2.1 不同超聲功率制備GO及摻雜^*TNAs催化降解乙烯的影響
        4.2.2 不同超聲時間對GO還原摻雜^*TNAs催化降解乙烯的影響
        4.2.3 不同輻照劑量制備rGO摻雜^*TNAs催化降解乙烯的影響
        4.2.4 不同GO添加量摻雜^*TNAs催化降解乙烯的影響
        4.2.5 不同條件rGO摻雜^*TNAs光催化降解乙烯的響應面研究
        4.2.6 二次旋轉(zhuǎn)回歸模型擬合以及方差分析
        4.2.7 響應面模型的最優(yōu)解及驗證實驗
    4.3 AgNP/rGO-^*TNAs光催化降解乙烯的影響
        4.3.1 摻銀量對AgNP-^*TNAs降解乙烯的影響效果
        4.3.2 不同輻照劑量制備納米銀和氧化石墨烯復合物摻雜^*TNAs催化降解乙烯的影響
        4.3.3 AgNP/rGO-^*TNAs催化降解乙烯的響應面實驗及分析
        4.3.4 最佳工藝條件的確定與驗證
    4.4 催化材料的微觀表征結果
        4.4.1 AFM表征結果及分析
        4.4.2 FSEM表征結果及分析
        4.4.3 FTIR表征結果及分析
        4.4.4 Raman表征結果及分析
        4.4.5 XRD表征結果及分析
        4.4.6 XPS表征結果及分析
5 討論
    5.1 超聲剝離條件對氧化石墨烯的影響
    5.2 ⁶⁰Co-γ輻照處理提升材料光催化性能的影響
    5.3 氧化石墨烯摻雜TiO₂納米管光催化活性機理分析
    5.4 表面濕潤性對納米TiO₂光催化效率的影響
    5.5 AgNP-^*TNAs、rGO-^*TNAs與AgNP/rGO-^*TNAs催化活性的對比影響
6 結論
致謝
參考文獻
附錄A 標準金紅石相TiO₂的XRD圖譜
附錄B 不同輻照劑量制備AgNP/rGO-^*TNAs各元素的XPS譜圖
附錄C 攻讀碩士期間取得的主要成績



本文編號：3950194