發(fā)布時間：2017-08-01 00:08

  本文關(guān)鍵詞：二氧化鈦基復(fù)合材料的合成及其可見光催化性能研究

  更多相關(guān)文章： TiO_2 復(fù)合材料 靜電紡絲 納米纖維 光催化

【摘要】：目前,環(huán)境污染和能源危機(jī)已經(jīng)成為當(dāng)今社會最受關(guān)注也是最難以解決的問題。然而半導(dǎo)體光催化技術(shù)因其操作簡便、能耗低且無二次污染等優(yōu)點(diǎn)已成為一種理想的處理方法。因此目前許多專家學(xué)者致力于研究更合適、更新穎、更高效的理想催化劑。二氧化鈦由于其比表面積高、低毒性以及較高的化學(xué)穩(wěn)定性,已經(jīng)成為新世紀(jì)人們研究的熱點(diǎn),在能源和環(huán)境領(lǐng)域都有著廣泛的應(yīng)用,例如染料敏化太陽能電池、超級電容器、鋰離子電池和光催化等。但二氧化鈦帶隙較寬(3.0~3.2 eV),只能被能量較高的紫外光激發(fā),對太陽光的利用率不高。而在太陽光譜中,可見光約占44%,因此,對二氧化鈦進(jìn)行摻雜改性進(jìn)而制備高活性的、具有可見光響應(yīng)的二氧化鈦復(fù)合納米半導(dǎo)體光催化劑更具有實際意義。本實驗采用靜電紡絲和水熱法相結(jié)合的方法成功制備二氧化鈦基復(fù)合材料,并在可見光下降解有機(jī)染料污染物,研究其可見光催化性能。實驗表明制備的催化劑在可見光下具有良好的光催化性能和較高的循環(huán)穩(wěn)定性。研究內(nèi)容如下:(1)成功合成CdS/Ti O_2復(fù)合材料用于可見光下降解有機(jī)染料。通過靜電紡絲方法制備一維二氧化鈦多孔納米纖維,直徑50~100 nm,長達(dá)幾微米,隨后通過水熱法將CdS納米粒子成功生長在TiO_2納米纖維表面形成異質(zhì)結(jié)構(gòu)。降解有機(jī)染料結(jié)果顯示提高的可見光催化能力和良好的循環(huán)能力。復(fù)合的CdS半導(dǎo)體材料能提高可見光降解效率,但是材料對染料較高的吸附能力也有助于材料的光催化降解能力。正因為擁有增強(qiáng)的可見光催化效率使得該復(fù)合材料在凈水方面有潛在的應(yīng)用前景。(2)成功合成Ti O_2/PCNFs復(fù)合材料用于降解有機(jī)染料,利用靜電紡絲技術(shù)合成具有多孔結(jié)構(gòu)且有超大比表面積的碳纖維,通過水熱方法成功將二氧化鈦納米棒生長在多孔碳纖維的表面獲得TiO_2/PCNFs異質(zhì)纖維。通過調(diào)節(jié)鈦源的量,二氧化鈦納米棒的量很容易被控制,接下來又仔細(xì)研究了該材料對剛果紅、亞甲基藍(lán)、甲基橙、曙紅的光催化降解性能。所有TiO_2/PCNFs顯示提高的可見光催化效率和良好的循環(huán)性能,這些源于其較大的比表面積、增強(qiáng)的可見光吸收和高效的光生電子-空穴分離效率。樣品TiO_2/PCNFs-4對亞甲基藍(lán)溶液有良好的脫色能力(120 mg/L,70 min),這源于其對染料較高的吸附能力歸因于其較強(qiáng)的靜電作用以及材料與染料之間的結(jié)構(gòu)匹配性。(3)α-Fe2O3/TiO_2復(fù)合材料通過靜電紡絲和水熱法成功合成。該復(fù)合材料是由多孔TiO_2納米纖維(直徑70 nm)表面生長大量的α-Fe2O3納米棒(100~200 nm長)。新穎的樹枝狀納米復(fù)合材料具有多孔結(jié)構(gòu)和較大的比表面積(高達(dá)42.8 m2/g)。我們又研究其在可見光下光催化降解有機(jī)染料性能。結(jié)果表明對有機(jī)染料具有良好的可見光降解能力。預(yù)計這些α-Fe2O3/TiO_2異質(zhì)結(jié)構(gòu)在可見光下降解有機(jī)染料方面有良好的應(yīng)用前景。
【關(guān)鍵詞】：TiO_2 復(fù)合材料 靜電紡絲 納米纖維 光催化
【學(xué)位授予單位】：哈爾濱師范大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：O643.36;TB33
【目錄】：

• 摘要11-13
• Abstract13-15
• 第1章 緒論15-25
• 1.1 引言15
• 1.2 二氧化鈦納米材料概述15-21
• 1.2.1 二氧化鈦納米材料的性質(zhì)18
• 1.2.2 二氧化鈦納米材料的制備18-20
• 1.2.3 二氧化鈦納米材料的應(yīng)用20-21
• 1.2.3.1 光催化處理廢水20
• 1.2.3.2 氣體凈化20
• 1.2.3.3 抗菌除臭20-21
• 1.2.3.4 防霧、自清潔21
• 1.3 二氧化鈦納米材料的改性21-23
• 1.3.1 元素?fù)诫s21-22
• 1.3.2 窄帶隙半導(dǎo)體復(fù)合22
• 1.3.3 貴金屬修飾22
• 1.3.4 有機(jī)染料光敏化22-23
• 1.4 本課題選題依據(jù)和主要內(nèi)容23-25
• 1.4.1 本課題選題依據(jù)23-24
• 1.4.2 本課題主要內(nèi)容24-25
• 第2章 CdS/TiO_2復(fù)合材料的合成及其可見光催化性能研究25-39
• 2.1 引言25-26
• 2.2 實驗材料及儀器制備26-27
• 2.2.1 主要試劑26
• 2.2.2 主要儀器設(shè)備26-27
• 2.3 實驗部分27
• 2.3.1 TiO_2納米纖維的制備27
• 2.3.2 CdS/TiO_2復(fù)合材料的制備27
• 2.3.3 光催化性能測試27
• 2.4 結(jié)果和討論27-38
• 2.4.1 樣品的結(jié)構(gòu)及表征27-32
• 2.4.2 CdS/TiO_2復(fù)合材料的光催化性能32-38
• 2.5 本章小結(jié)38-39
• 第3章 TiO_2/PCNFS復(fù)合材料的合成及其可見光催化性能研究39-55
• 3.1 引言39-40
• 3.2 實驗材料及儀器制備40-41
• 3.2.1 主要試劑40
• 3.2.2 主要儀器設(shè)備40-41
• 3.3 實驗部分41-42
• 3.3.1 PCNFs納米纖維的制備41
• 3.3.2 TiO_2/PCNFs復(fù)合材料的制備41
• 3.3.3 光催化性能測試41-42
• 3.4 結(jié)果和討論42-54
• 3.4.1 TiO_2/PCNFs復(fù)合材料的結(jié)構(gòu)表征42-47
• 3.4.2 TiO_2/PCNFs復(fù)合材料的可見光催化性能47-54
• 3.5 本章小結(jié)54-55
• 第4章 α-Fe2O3/TiO_2復(fù)合材料的合成及其可見光催化性能研究55-71
• 4.1 引言55-56
• 4.2 實驗材料及儀器制備56-57
• 4.2.1 主要試劑56
• 4.2.2 主要儀器設(shè)備56-57
• 4.3 實驗部分57
• 4.3.1 TiO_2納米纖維的制備57
• 4.3.2 α-Fe2O3/TiO_2復(fù)合材料的制備57
• 4.3.3 光催化性能測試57
• 4.4 結(jié)果和討論57-70
• 4.4.1 α-Fe2O3/TiO_2復(fù)合材料的結(jié)構(gòu)表征57-63
• 4.4.2 α-Fe2O3/TiO_2復(fù)合材料的光催化性能63-70
• 4.5 本章小結(jié)70-71
• 結(jié)論71-72
• 參考文獻(xiàn)72-82
• 攻讀碩士學(xué)位期間發(fā)表的學(xué)術(shù)論文82-84
• 致謝84

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1 吳全興;鈦基復(fù)合材料[J];稀有金屬快報;2001年09期

2 吳全興;可超塑加工的鈦基復(fù)合材料的開發(fā)[J];稀有金屬快報;2001年11期

3 湯慧萍,黃伯云,劉詠,王海兵;粉末冶金顆粒增強(qiáng)鈦基復(fù)合材料研究進(jìn)展[J];粉末冶金技術(shù);2004年05期

4 朱安莉;覃業(yè)霞;呂維潔;;顆粒增強(qiáng)鈦基復(fù)合材料高溫氧化性能的研究[J];現(xiàn)代制造工程;2005年S1期

5 毛小南;于蘭蘭;;非連續(xù)增強(qiáng)鈦基復(fù)合材料研究新進(jìn)展[J];中國材料進(jìn)展;2010年05期

6 侯舒蘭;陳靜瑜;;鈦基復(fù)合材料的研究與發(fā)展[J];硅谷;2010年13期

7 宋衛(wèi)東;栗建橋;劉海燕;;超高速撞擊下鈦基復(fù)合材料動力學(xué)行為研究[J];高壓物理學(xué)報;2011年05期

8 董桑林;鈦基復(fù)合材料的進(jìn)展[J];稀有金屬;1993年03期

9 曾泉浦;顆粒強(qiáng)化鈦基復(fù)合材料研究取得新進(jìn)展[J];鈦工業(yè)進(jìn)展;1994年04期

10 羅國珍;鈦基復(fù)合材料的研究與發(fā)展[J];稀有金屬材料與工程;1997年02期

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1 李棣泉;梁振鋒;張甫政;羅鍇;昌春華;斯淑萍;;Ti-Ni-Mo-Cu-Cr-C系反應(yīng)生成顆粒增強(qiáng)鈦基復(fù)合材料[A];中國有色金屬學(xué)會第三屆學(xué)術(shù)會議論文集——科學(xué)技術(shù)論文部分[C];1997年

2 張荻;呂維潔;張小農(nóng);吳人潔;;原位自生鈦基復(fù)合材料的制備、微觀結(jié)構(gòu)與力學(xué)性能[A];西部大開發(fā) 科教先行與可持續(xù)發(fā)展——中國科協(xié)2000年學(xué)術(shù)年會文集[C];2000年

3 張荻;呂維潔;覃繼寧;吳人潔;;原位自生鈦基復(fù)合材料的研究[A];中國復(fù)合材料學(xué)會2003年復(fù)合材料學(xué)術(shù)年會論文集[C];2003年

4 張荻;呂維潔;覃繼寧;張國定;吳人潔;;原位自生鈦基復(fù)合材料的研究[A];中國空間科學(xué)學(xué)會空間材料專業(yè)委員會’2004學(xué)術(shù)交流會論文集[C];2004年

5 張荻;呂維潔;覃繼寧;王立強(qiáng);陳一飛;;原位自生鈦基復(fù)合材料界面研究[A];2011中國材料研討會論文摘要集[C];2011年

6 徐琳;宋衛(wèi)東;寧建國;;顆粒增強(qiáng)鈦基復(fù)合材料動態(tài)本構(gòu)關(guān)系研究[A];第五屆全國計算爆炸力學(xué)會議論文摘要[C];2012年

7 郭相龍;李小璀;;變形量對鈦基復(fù)合材料微觀結(jié)構(gòu)以及力學(xué)性能的影響[A];2012年海峽兩岸破壞科學(xué)/材料試驗學(xué)術(shù)會議論文摘要集[C];2012年

8 王沛培;呂維潔;覃繼寧;陳一飛;張志偉;張荻;;熱處理對原位自生7715D鈦基復(fù)合材料力學(xué)性能的影響[A];第六屆華東三省一市真空學(xué)術(shù)交流會論文集[C];2009年

9 耿林;鄭鎮(zhèn)洙;陳剛;;熱壓反應(yīng)自生鈦基復(fù)合材料高溫拉伸斷裂分析[A];科技、工程與經(jīng)濟(jì)社會協(xié)調(diào)發(fā)展——中國科協(xié)第五屆青年學(xué)術(shù)年會論文集[C];2004年

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1 唐偉;低成本高性能鈦基復(fù)合材料制備技術(shù)研究[N];科技日報;2007年

2 鄭麗;鈦合金項目研究取得顯著進(jìn)展[N];科技日報;2004年

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1 盧俊強(qiáng);原位自生鈦基復(fù)合材料的熱氫處理研究[D];上海交通大學(xué);2010年

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3 楊志峰;多元增強(qiáng)鈦基復(fù)合材料的微結(jié)構(gòu)及性能研究[D];上海交通大學(xué);2007年

4 肖旅;原位自生耐熱鈦基復(fù)合材料的高溫性能研究[D];上海交通大學(xué);2010年

5 毛建偉;原位鈦基復(fù)合材料的焊接工藝與機(jī)理研究[D];上海交通大學(xué);2014年

6 馬鳳倉;熱加工對原位自生鈦基復(fù)合材料組織和力學(xué)性能影響的研究[D];上海交通大學(xué);2006年

7 黃陸軍;增強(qiáng)體準(zhǔn)連續(xù)網(wǎng)狀分布鈦基復(fù)合材料研究[D];哈爾濱工業(yè)大學(xué);2010年

8 郭相龍;變形量對（TiB+La_2O_3）/Ti復(fù)合材料組織結(jié)構(gòu)及力學(xué)性能影響的研究[D];上海交通大學(xué);2013年

9 毛小南;TiC顆粒增強(qiáng)鈦基復(fù)合材料的內(nèi)應(yīng)力對材料機(jī)械性能的影響[D];西北工業(yè)大學(xué);2004年

10 劉延斌;粉末冶金鈦基復(fù)合材料制備及應(yīng)用基礎(chǔ)[D];中南大學(xué);2011年

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1 吳金鵬;鈦基復(fù)合材料棒材包套熱擠壓制備及組織性能研究[D];哈爾濱工業(yè)大學(xué);2015年

2 孫永君;碳納米管增強(qiáng)鈦基復(fù)合材料的制備及性能研究[D];北京理工大學(xué);2015年

3 劉統(tǒng)軍;（TiB+La_2O_3）增強(qiáng)耐熱鈦基復(fù)合材料的組織和性能研究[D];上海交通大學(xué);2015年

4 王豆;顆粒增強(qiáng)鈦基復(fù)合材料力學(xué)性能數(shù)值模擬研究[D];北京理工大學(xué);2015年

5 李欣;二氧化鈦基復(fù)合材料的合成及其可見光催化性能研究[D];哈爾濱師范大學(xué);2016年

6 李磊;粉末冶金制備鈦基復(fù)合材料的組織與機(jī)械性能的研究[D];天津科技大學(xué);2006年

7 韓超;生物醫(yī)用鈦基復(fù)合材料的研究[D];昆明理工大學(xué);2012年

8 周鵬;粉末冶金多元增強(qiáng)鈦基復(fù)合材料的制備、微觀結(jié)構(gòu)及力學(xué)性能[D];上海交通大學(xué);2009年

9 邊衛(wèi)亮;鈦基復(fù)合材料車削加工試驗研究[D];南京航空航天大學(xué);2012年

10 李勇;顆粒增強(qiáng)鈦基復(fù)合材料力學(xué)性能的有限元分析[D];沈陽工業(yè)大學(xué);2014年

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本文編號：601693