本文關(guān)鍵詞：改進(jìn)溶膠—凝膠法制備納米TiO_2及其光催化效果研究，，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：二氧化鈦?zhàn)鳛楫?dāng)前具有很大應(yīng)用前景的光催化功能材料，可以利用光催化作用生成活性氧物質(zhì)，通過氧化還原反應(yīng)將環(huán)境體系中各種有機(jī)或無機(jī)化合物的能鍵破壞而徹底降解污染物，大部分物質(zhì)被降解為二氧化碳和水，或者轉(zhuǎn)化成無毒無污染的物質(zhì)。 本文采用改進(jìn)溶膠-凝膠法，無需經(jīng)過高溫煅燒作用，通過控制反應(yīng)體系的條件，在操作簡單、反應(yīng)條件溫和的狀態(tài)下，制備得到了活性較高的光催化納米二氧化鈦，在此基礎(chǔ)上，制備了復(fù)合CdS/TiO2材料。采用掃描電鏡（SEM）、X射線衍射（XRD）、傅里葉紅外光譜對制備得到的樣品進(jìn)行表征，并以一定濃度的甲基橙溶液為模擬廢水，在可見和紫外光不同照射條件下對甲基橙進(jìn)行光催化降解。通過正交試驗(yàn)優(yōu)化了制備工藝和條件，建立了從制備到結(jié)構(gòu)再到光催化降解反應(yīng)體系。研究結(jié)果表明： （1）溫度60℃、水鈦摩爾比為80、pH為2，不需要經(jīng)過高溫煅燒，即可得到形貌較好的納米二氧化鈦。 （2）制備得到的納米二氧化鈦樣品在不同光催化條件下光催化降解甲基橙溶液。二氧化鈦的投加量為1.8g/L，可見光照射下光催化降解10mg/L的甲基橙溶液，5h后液相中甲基橙去除率達(dá)到74.15%；二氧化鈦投加量相同，在紫外光照射下降解10mg/L的甲基橙溶液，4h后降解率達(dá)到99.84%，光催化降解甲基橙是吸附與光催化協(xié)同作用的結(jié)果。 （3）制備得到的純納米二氧化鈦樣品用掃描電鏡、X射線衍射、傅里葉紅外光譜等表征手段進(jìn)行分析，結(jié)果表明，樣品為銳鈦礦晶相，平均粒徑在100nm以下，掃描電鏡結(jié)果顯示有部分區(qū)域有顆粒團(tuán)聚現(xiàn)象。 （4）制備CdS摻雜TiO2，得到了較優(yōu)的制備CdS/TiO2工藝；通過不同CdS的摻雜量1%、3%、5%、8%、10%（質(zhì)量分?jǐn)?shù)），改進(jìn)了TiO2的光催化效果，在可見光和紫外光照射的條件下光催化降解甲基橙溶液，并用掃描電鏡和X射線衍射進(jìn)行表征分析，結(jié)果表明，摻雜1%的CdS具有較好的光催化降解效果，可見光條件下降解甲基橙溶液5h，降解率達(dá)到65.73%，紫外光降解4h，降解率達(dá)到96.10%，攪拌和超聲過程中有吸附甲基橙現(xiàn)象，但在光催化過程中并無CdS/TiO2吸附甲基橙現(xiàn)象，光催化降解后吸附在二氧化鈦上的甲基橙全部被降解；通過表征測試可知，制備得到的摻雜樣品中含有硫化鎘（CdS），硫化鎘呈六方和立方晶相。
【關(guān)鍵詞】：二氧化鈦 改進(jìn)溶膠凝膠法 納米材料 光催化 摻雜
【學(xué)位授予單位】：中北大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2014
【分類號】：TQ134.11;X505
【目錄】：

• 摘要4-6
• Abstract6-11
• 1. 緒論11-23
• 1.1 研究背景及其意義11-12
• 1.2 二氧化鈦概述12-16
• 1.2.1 二氧化鈦的物理性質(zhì)12-13
• 1.2.2 二氧化鈦結(jié)構(gòu)及其光催化性能13-16
• 1.3 納米二氧化鈦的制備方法16-19
• 1.3.1 固相法17
• 1.3.2 液相法17-18
• 1.3.3 氣相法18-19
• 1.4 二氧化鈦的改性19-20
• 1.5 納米二氧化鈦的應(yīng)用現(xiàn)狀20-22
• 1.5.1 污水處理20
• 1.5.2 空氣凈化20-21
• 1.5.3 抗菌21
• 1.5.4 自潔材料21-22
• 1.6 研究的目的、意義和內(nèi)容22-23
• 1.6.1 研究目的和意義22
• 1.6.2 研究內(nèi)容22-23
• 2. 實(shí)驗(yàn)材料和方法23-35
• 2.1 實(shí)驗(yàn)材料和儀器23-24
• 2.1.1 實(shí)驗(yàn)材料23
• 2.1.2 實(shí)驗(yàn)儀器23-24
• 2.2 二氧化鈦制備方法24-27
• 2.2.1 改進(jìn)溶膠凝膠法制備納米二氧化鈦24-27
• 2.3 二氧化鈦的物相分析27-32
• 2.3.1 光催化降解27-29
• 2.3.2 甲基橙標(biāo)準(zhǔn)曲線的測定29-31
• 2.3.3 結(jié)構(gòu)表征與測試31-32
• 2.4 復(fù)合 CdS/TiO_2的制備32-35
• 2.4.1 復(fù)合半導(dǎo)體32-33
• 2.4.2 硫化鎘概述33
• 2.4.3 復(fù)合 CdS/TiO_2的制備方法及過程33-34
• 2.4.4 光催化及表征測試34-35
• 3. 納米二氧化鈦的制備35-54
• 3.1 納米二氧化鈦的制備35-41
• 3.1.1 正交試驗(yàn)35-37
• 3.1.2 正交試驗(yàn)結(jié)果37-38
• 3.1.3 正交試驗(yàn)單因素光催化效果分析38-41
• 3.2 制備二氧化鈦?zhàn)顑?yōu)條件的驗(yàn)證41-46
• 3.3 紫外光條件下 TiO_2對甲基橙的降解46-47
• 3.4 光催化降解甲基橙溶液影響因素47-53
• 3.4.1 二氧化鈦的投加量對甲基橙溶液褪色率的影響47-48
• 3.4.2 甲基橙溶液初始濃度對光催化褪色率的影響48-50
• 3.4.3 P25 與最優(yōu)條件下制備所得 TiO_2降解甲基橙的對比研究50-53
• 3.5 小結(jié)53-54
• 4. CdS/TiO_2的制備54-63
• 4.1 CdS/TiO_2的制備54-56
• 4.1.1 復(fù)合 CdS/TiO_2的理論基礎(chǔ)54
• 4.1.2 CdS/TiO_2的制備過程54-55
• 4.1.3 氫氧化鈉與氨水反應(yīng)的比較55-56
• 4.2 不同 CdS 摻雜量對降解率的影響56-58
• 4.2.1 不同 CdS 摻雜量的制備56-57
• 4.2.2 不同摻雜量光催化效果分析57-58
• 4.3 樣品光催化分析及其表征58-61
• 4.3.1 CdS/TiO_2紫外光催化降解甲基橙58-59
• 4.3.2 樣品 X 射線衍射59-60
• 4.3.3 樣品掃描電鏡60-61
• 4.3.4 傅里葉紅外光譜61
• 4.4 小結(jié)61-63
• 5. 結(jié)論與展望63-66
• 5.1 結(jié)論63-64
• 5.2 創(chuàng)新點(diǎn)64
• 5.3 不足與展望64-66
• 5.3.1 研究的不足64-65
• 5.3.2 展望65-66
• 參考文獻(xiàn)66-72
• 攻讀碩士學(xué)位期間發(fā)表的論文及所取得的研究成果72-73
• 致謝73-74

【參考文獻(xiàn)】

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  本文關(guān)鍵詞：改進(jìn)溶膠—凝膠法制備納米TiO_2及其光催化效果研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

本文編號：393485