本文關鍵詞：硅氟共摻雜二氧化鈦基復合材料的制備及其光催化性能研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：在過去幾十年中,光催化技術在解決環(huán)境污染方面引起了廣泛的關注。二氧化鈦(TiO_2)一直被認為是最有效的金屬氧化物半導體光催化劑,但其禁帶寬度較大(3.2 eV),只能利用太陽光中約4%的紫外光。在可見光區(qū)域,由于TiO_2的光吸收能力差,很難在能源和環(huán)境等方面得到更好地應用。因此,開發(fā)新型的TiO_2使其在可見光下具有優(yōu)異的光催化性能具有極其重要的意義。本文旨在通過制備共摻雜TiO_2并對其進行修飾和復合,來增強TiO_2在可見光區(qū)域的光吸收能力,從而提高其光催化活性。主要研究成果如下:(1)采用兩步合成法制備Si-F共摻雜TiO_2納米顆粒。通過控制Si摻雜量和體系pH值改變TiO_2納米顆粒的形貌和尺寸,并考察Si-F共摻雜TiO_2在紫外光和可見光下對有機污染物的光降解能力。結果表明,當Si與Ti的摩爾比為10%且實驗體系pH為12時樣品表現(xiàn)出最高光催化活性。自由基捕捉劑實驗表明了羥基自由基在光催化反應中起主要作用,而超氧負離子和空穴起輔助作用。研究證實Si和F共摻雜引起的協(xié)同效應大大增強了Si-F共摻雜TiO_2的光催化活性。(2)采用浸漬+煅燒法和光還原反應法制備Ag負載Si-F-TiO_2納米顆粒,并探討不同Ag負載量對樣品形貌,尺寸和光催化性能的影響。結果表明,Ag負載Si-F-TiO_2納米顆粒在可見光下的光催化活性比Si-F共摻雜TiO_2高。采用光還原反應法制備出來的樣品具有更高的光催化活性,且當Ag負載量為5 wt.%時,樣品的光催化活性最強。通過自由基捕捉劑實驗證實了在光催化過程中超氧負離子和空穴起主要作用。Ag顆粒的負載使樣品表面發(fā)生等離子體共振,從而增強了Ag負載Si-F-TiO_2的光催化活性。(3)采用簡單的水熱合成法制備Si-F-TiO_2/BiOBr異質結復合材料。研究不同Ti/Bi原子摩爾比對樣品形貌,尺寸和光催化性能的影響。結果表明,Si-F-TiO_2/BiOBr異質結復合材料在可見光下的光催化活性比Si-F-Ti O2和純BiOBr都高,并且當Ti/Bi原子摩爾比為10:1時,樣品的吸附性能和光催化性能最好,自由基捕捉劑實驗證實了在光催化過程中超氧負離子起主要作用,而羥基自由基和空穴起輔助作用。機理研究證實異質結結構能夠有效阻止光生電子和空穴再重組,從而提高電荷分離效率,增加光催化活性。
【關鍵詞】：二氧化鈦 共摻雜 復合材料 光催化性能 吸附性能
【學位授予單位】：江蘇大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：O614.411;TB332
【目錄】：

• 摘要5-6
• ABSTRACT6-10
• 第一章 緒論10-23
• 1.1 引言10-11
• 1.2 二氧化鈦概述11-15
• 1.2.1 二氧化鈦的結構和性質11-12
• 1.2.2 二氧化鈦的光催化機理12-13
• 1.2.3 二氧化鈦的合成方法13-15
• 1.3 二氧化鈦的應用15-16
• 1.3.1 光催化領域15
• 1.3.2 抗菌領域15-16
• 1.3.3 紫外屏蔽16
• 1.3.4 太陽能電池16
• 1.3.5 其他方面的應用16
• 1.4 二氧化鈦的改性16-21
• 1.4.1 摻雜17-20
• 1.4.2 復合20-21
• 1.5 研究目的與主要研究內容21-23
• 1.5.1 本論文主要研究目的及意義21
• 1.5.2 本論文主要研究內容21-23
• 第二章 Si-F共摻雜TiO_2納米顆粒的制備及光催化性能23-43
• 2.1 引言23-24
• 2.2 實驗部分24-26
• 2.2.1 實驗試劑和儀器24-25
• 2.2.2 樣品制備25
• 2.2.3 樣品表征25
• 2.2.4 光電流實驗25-26
• 2.2.5 光催化實驗26
• 2.3 結果與討論26-42
• 2.3.1 Si-F共摻雜TiO_2納米顆粒的表征26-35
• 2.3.2 Si-F共摻雜TiO_2納米顆粒的光催化性能研究35-42
• 2.4 小結42-43
• 第三章 Ag負載Si-F-TiO_2納米顆粒的制備及光催化性能43-55
• 3.1 引言43-44
• 3.2 實驗部分44-45
• 3.2.1 實驗試劑和儀器44
• 3.2.2 樣品制備44-45
• 3.2.3 樣品表征45
• 3.2.4 光電流實驗45
• 3.2.5 光催化實驗45
• 3.3 結果與討論45-54
• 3.3.1 制備方法對Ag負載Si-F-TiO_2形貌、結構和光催化性能的影響45-48
• 3.3.2 Ag負載量對Ag負載Si-F-TiO_2形貌、結構和光催化性能的影響48-54
• 3.4 小結54-55
• 第四章 Si-F-TiO_2/BiOBr復合材料的制備及光催化性能55-68
• 4.1 引言55-56
• 4.2 實驗部分56-58
• 4.2.1 實驗試劑和儀器56
• 4.2.2 樣品制備56-57
• 4.2.3 樣品表征57
• 4.2.4 吸附實驗57
• 4.2.5 光催化實驗57-58
• 4.3 結果與討論58-66
• 4.3.1 Si-F-TiO_2/BiOBr復合材料的表征58-61
• 4.3.2 Si-F-TiO_2/BiOBr復合材料的光催化性能研究61-66
• 4.4 小結66-68
• 第五章 結論68-70
• 參考文獻70-77
• 致謝77-78
• 碩士期間發(fā)表的論文78

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