發(fā)布時間：2017-04-09 00:23

  本文關(guān)鍵詞：TiO_2復合光催化劑的合成及其性能研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：·光催化劑可以在光的作用下將有機物分解,而自身不發(fā)生變化。常見的光催化劑有二氧化鈦,氧化鋅,硫化鎘。TiO2因其無毒,價廉,化學性質(zhì)穩(wěn)定,氧化能力強等優(yōu)點被廣泛使用和研究。相比于單相TiO2,負載型及摻雜型光催化劑可以有效提高光催化劑的適用范圍,光催化活性等,已經(jīng)逐漸成為光催化材料發(fā)展的主流方向。本文以TiO2復合光催化劑為研究目標,通過負載Fe3O4和Graphene來提高TiO2的催化能力,擴大TiO2的使用范圍。對Fe3O4@TiO2磁性光催化劑和Graphene@TiO2復合催化劑進行各種物理性質(zhì)表征,催化性能研究。從晶體學角度深入剖析實驗現(xiàn)象,解釋不同形貌,尺寸與光催化活性的關(guān)系。 文章設計和發(fā)展了用磁性顆粒Fe3O4負載TiO2納米顆粒的新實驗方案。通過簡單溫和的浸漬方法將單獨制備的Fe3O4磁性顆粒和TiO2納米晶(球狀/棒狀)結(jié)合,獲得具有核-殼結(jié)構(gòu)的磁性光催化劑。通過磁性光催化劑對6種不同有機物的降解實驗研究其催化活性。實驗結(jié)果發(fā)現(xiàn),負載棒狀TiO2的磁性光催化劑具有更高的反應速率和降解率。通過XRD、 TEM、HRTEM等現(xiàn)代化表征手段對樣品的形貌,結(jié)晶度等進行表征,根據(jù)TiO2納米晶的不同形貌(球狀/棒狀)分別構(gòu)建相應的晶體模型,提出不同形貌TiO2納米晶具有不同表面的理論來合理解釋實驗中存在的差異。通過多次降解苯酚的實驗研究磁性光催化劑的重復利用的能力。實驗結(jié)果表明,Fe3O4@TiO2磁性催化劑具有良好的穩(wěn)定性,并且可回收利用。本文同時在Fe3O4和鈦源量相同的條件,采用溶膠凝膠法,水熱法和機械攪拌法合成磁性光催化劑。通過對苯酚,亞甲基藍等6種有機物的降解實驗考察尺寸對光催化影響。通過實驗結(jié)果我們得出,采用直接浸漬法獲得磁性催化劑效果最好。 石墨烯超強的導電能力可以有效防止TiO2產(chǎn)生的空穴和電子對快速復合。本課題采用簡單溫和的浸漬手段,將球狀和棒狀兩種形貌的Ti02納米晶與石墨烯復合。從XRD,紫外和拉曼的表征結(jié)果出發(fā),在理論上研究石墨烯加入對TiO2光催化活性的影響。通過對亞甲基藍的降解實驗證明石墨烯的加入可以顯著提高了TiO2光催化的活性。且TiO2與石墨烯比例不同時,石墨烯對TiO2光催化活性影響也不相同。當TiO2于石墨烯的質(zhì)量比為1：1時,光催化效果最佳。
【關(guān)鍵詞】：TiO_2 磁性光催化劑 形貌影響 石墨烯@TiO_2
【學位授予單位】：北京化工大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2013
【分類號】：TQ426
【目錄】：

• 學位論文數(shù)據(jù)集3-4
• 摘要4-6
• ABSTRACT6-14
• 第一章 緒論14-26
• 1.1 選題背景14-15
• 1.2 TiO_2光催化原理15
• 1.3 TiO_2光催化劑15-20
• 1.3.1 TiO_2光催化劑簡介15-16
• 1.3.2 TiO_2光催化劑制備方法16-18
• 1.3.3 TiO_2光催化劑的應用18-20
• 1.4 Fe_3O_4@TiO_2磁性光催化劑20-22
• 1.4.1 磁性光催化劑簡介20-21
• 1.4.2 Fe_3O_4@TiO_2磁性光催化劑的制備方法21-22
• 1.5 石墨烯@TiO_2復合光催化劑22-24
• 1.5.1 石墨烯簡介22-23
• 1.5.2 石墨烯復合材料簡介23-24
• 1.6 本課題的選題意義和主要研究內(nèi)容24-26
• 第二章 實驗部分26-30
• 2.1 實驗原料和設備26-27
• 2.1.1 實驗原料26-27
• 2.1.2 實驗設備27
• 2.2 物化性能表征27-30
• 2.2.1 X射線衍射(XRD)表征27
• 2.2.2 透射電鏡(TEM)表征27-28
• 2.2.3 高分辨透射電鏡(HRTEM)表征28
• 2.2.4 掃描電鏡(SEM)表征28
• 2.2.5 紫外可見近紅外分光光度計28
• 2.2.6 傅里葉紅外光譜分析28-30
• 第三章 Fe_3O_4@TiO_2復合光催化劑的調(diào)控合成與性質(zhì)研究30-58
• 3.1 Fe_3O_4@TiO_2復合光催化劑的合成及表征30-42
• 3.1.1 Fe_3O_4微球的合成及表征30-33
• 3.1.2 TiO_2納米顆粒的合成及表征33-40
• 3.1.3 Fe_3O_4/TiO_2復合磁性光催化劑的合成與表征40-42
• 3.2 Fe_3O_4@TiO_2磁性光催化劑催化性能研究42-53
• 3.2.1 Fe_3O_4@TiO_2光催化降解有機物實驗42-48
• 3.2.2 TiO_2晶體高分辨表征及模型建立48-50
• 3.2.3 TiO_2不同晶面對光催化反應的影響50-52
• 3.2.4 光催化劑重復性實驗52-53
• 3.3 各種方法合成磁性光催化劑的對比53-58
• 3.3.1 溶膠凝膠法合成磁性光催化劑54
• 3.3.2 水熱法合成磁性光催化劑54-55
• 3.3.3 機械攪拌法合成磁性光催化劑55-56
• 3.3.4 各種方法的光催化活性對比56-58
• 第四章 Graphene@TiO_2復合光催化劑的研究58-70
• 4.1 Graphene@TiO_2復合光催化劑的合成58-59
• 4.1.1 Graphene的合成58
• 4.1.2 Graphene@TiO_2合成58-59
• 4.2 Graphene@TiO_2復合光化劑形貌及結(jié)構(gòu)表征59-65
• 4.2.1 Graphene@TiO_2復合材料的XRD表征59-61
• 4.2.2 Graphene@TiO_2復合材料的TEM表征61-63
• 4.2.3 Graphene@TiO_2復合納米材料的紫外性能研究63-64
• 4.2.4 Graphene@TiO_2復合納米材料的拉曼研究64-65
• 4.3 Graphene@TiO_2復合光催化劑光催化性能研究65-66
• 4.4 石墨烯加入量對光催化反應影響66-67
• 4.5 Graphene提高TiO_2光催化的反應機理67-68
• 4.6 本章小結(jié)68-70
• 第五章 結(jié)論70-72
• 參考文獻72-78
• 致謝78-80
• 研究成果及發(fā)表的學術(shù)論文80-82
• 作者和導師簡介82-83
• 附表83-84

【參考文獻】

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本文編號：294069