本文關(guān)鍵詞：銳鈦礦型二氧化鈦納米中空球的制備及其摻鐵性能研究

  更多相關(guān)文章： 銳鈦礦 納米中空球 光催化 鐵摻雜

【摘要】：進入二十一世紀以來,世界各國經(jīng)濟發(fā)展迅猛,同時對大自然造成了更多的破壞和污染。所以,各國在發(fā)展經(jīng)濟的同時,也開始著力解決污染問題。二氧化鈦作為一種很有發(fā)展前景的半導(dǎo)體材料,光催化活性高、化學(xué)穩(wěn)定性好且無毒無污染,受到了越來越多的關(guān)注。但是,二氧化鈦用于廢水污水處理時,仍然存在著很多問題,由于吸收波長主要位于紫外區(qū),光催化效率偏低。通過研究可知,中空球顆粒可以更好地接受光輻射,提高光反應(yīng)效率,而且也有研究證明銳鈦礦晶型是TiO_2光催化效果比較好的一種晶體結(jié)構(gòu)。通過以上結(jié)論,本文制備出銳鈦礦TiO_2中空球并研究其在模擬太陽光下光催化效率,并通過摻雜金屬鐵離子進一步探討了不同濃度摻雜量對光催化效率的影響。具體步驟如下:1.采用共沉淀法,以硫酸鈦為鈦源配合氫氧化鈉進行共沉淀反應(yīng),生成氫氧化鈦凝膠。水熱法結(jié)合煅燒工藝制備出純相銳鈦礦納米中空球,并通過在共沉淀反應(yīng)中加入硝酸鐵制備了鐵摻雜的銳鈦礦納米空心球。通過X射線衍射(XRD)、透射電子顯微鏡(TEM)、掃描電子顯微鏡(SEM)、比表面積測試(BET)對制得的樣品進行表征和分析,觀察了不同反應(yīng)條件下制得樣品的物理化學(xué)組成。研究發(fā)現(xiàn):在130℃時下反應(yīng)48 h條件下,控制煅燒反應(yīng)溫度450℃時反應(yīng)3 h條件下,可以制備出結(jié)晶性較好的納米級銳鈦礦TiO_2中空球。2.經(jīng)過簡單表征和分析之后,對不同條件下制備的樣品進行光催化性能進行檢測,并且研究了光催化劑用量以及物理吸附對光催化反應(yīng)的影響。以氙燈發(fā)射的模擬太陽光為光源,一定濃度甲基橙溶液為目標降解物,催化反應(yīng)100 min。光反應(yīng)期間間隔20 min時進行采樣,測試其吸光度。實驗結(jié)果表明:在不同水熱條件下制備的樣品,其光催化性能各有不同。在水熱溫度130℃條件下制備出來的樣品比其他溫度下樣品的降解率高;而在水熱時間的控制上,反應(yīng)48 h也是最佳反應(yīng)條件,對產(chǎn)品的降解率最高。通過光催化性能對比,選擇水熱溫度130℃,反應(yīng)時間48 h是最優(yōu)反應(yīng)條件,結(jié)果表明好的結(jié)晶性以及形貌特征對光催化性能很重要。3.研究了摻雜鐵離子對光催化性能產(chǎn)生的影響,并和純相的二氧化鈦進行對比。最終發(fā)現(xiàn)在制備預(yù)聚體的過程中加入了鐵離子,可以得到鐵離子摻雜的納米銳鈦礦TiO_2,并通過XRD和EDS分析得到證明。而且,光催化實驗表明,鐵離子的摻雜可以在一定范圍內(nèi)提高TiO_2的光催化效率,純相TiO_2的降解率為28%,而摻雜濃度1%的樣品降解率可達43%。后續(xù)實驗還可以發(fā)現(xiàn)當摻雜濃度繼續(xù)升高,樣品的光催化性能會下降,是因為過多的鐵離子摻雜會破壞原有晶粒的穩(wěn)定性,降低其應(yīng)用價值。綜上所述,一定濃度的金屬離子摻雜可以提高純相TiO_2的光催化性能。
【關(guān)鍵詞】：銳鈦礦 納米中空球 光催化 鐵摻雜
【學(xué)位授予單位】：吉林大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：TQ134.11;TB383.1
【目錄】：

• 摘要4-6
• ABSTRACT6-12
• 第一章 緒論12-26
• 1.1 引言12-13
• 1.2 二氧化鈦材料13-16
• 1.2.1 二氧化鈦物化性質(zhì)13
• 1.2.2 二氧化鈦晶體結(jié)構(gòu)13-15
• 1.2.3 二氧化鈦中空球形結(jié)構(gòu)15-16
• 1.3 二氧化鈦光催化技術(shù)的發(fā)展16-20
• 1.3.1 二氧化鈦光催化應(yīng)用現(xiàn)狀16-18
• 1.3.2 二氧化鈦光催化降解原理18-20
• 1.4 提高二氧化鈦光催化的途徑20-24
• 1.4.1 金屬離子摻雜增強20-21
• 1.4.2 非金屬元素摻雜增強21
• 1.4.3 復(fù)合半導(dǎo)體增強21-22
• 1.4.4 光敏化增強22-23
• 1.4.5 貴金屬沉積23-24
• 1.5 本論文的研究內(nèi)容及意義24-26
• 第二章 實驗部分26-30
• 2.1 實驗設(shè)計26
• 2.2 實驗設(shè)備及藥品26-27
• 2.2.1 主要實驗儀器26-27
• 2.2.2 主要實驗藥品27
• 2.3 二氧化鈦的物質(zhì)表征27-29
• 2.3.1 X射線衍射（XRD）27-28
• 2.3.2 掃描電子顯微鏡（SEM）28
• 2.3.3 透射電子顯微鏡（TEM）28
• 2.3.4 比表面積（BET）測試28-29
• 2.4 光催化性能測試29-30
• 第三章 銳鈦礦型二氧化鈦納米中空球的合成與制備30-50
• 3.1 引言30
• 3.2 二氧化鈦制備工藝30-33
• 3.2.1 溶膠-凝膠法30-31
• 3.2.2 微乳液法31-32
• 3.2.3 模板法32
• 3.2.4 水熱合成法32-33
• 3.3 水熱合成法制備銳鈦礦型二氧化鈦納米空心球33-38
• 3.3.1 水熱合成法制備工藝33-34
• 3.3.2 X射線衍射分析34
• 3.3.3 比表面積（BET）測試34-36
• 3.3.4 掃描電鏡分析36-37
• 3.3.5 透射電鏡分析37-38
• 3.4 不同工藝參數(shù)對二氧化鈦制品的影響38-47
• 3.4.1 水熱反應(yīng)溫度對樣品的影響38-41
• 3.4.2 水熱反應(yīng)時間對樣品的影響41-43
• 3.4.3 水熱反應(yīng)堿液濃度對樣品的影響43-45
• 3.4.4 煅燒溫度對樣品的影響45-47
• 3.5 本章小結(jié)47-50
• 第四章 銳鈦礦型納米空心球及其摻鐵光催化性能研究50-62
• 4.1 引言50
• 4.2 光催化實驗50-51
• 4.3 鐵摻雜銳鈦礦型納米中空球的制備51-52
• 4.4 鐵離子摻雜二氧化鈦的表征分析52-55
• 4.4.1 X射線衍射分析52-53
• 4.4.2 透射電子顯微鏡分析53-54
• 4.4.3 電子能譜分析54-55
• 4.5 二氧化鈦空心球光催化實驗探究55-59
• 4.5.1 光催化劑用量對光催化效率的影響55-56
• 4.5.2 暗反應(yīng)條件下的催化劑吸附反應(yīng)56-57
• 4.5.3 水熱溫度對光催化性能的影響57-58
• 4.5.4 水熱時間對光催化性能的影響58-59
• 4.6 鐵離子摻雜對二氧化鈦光催化性能的影響59-61
• 4.7 本章小結(jié)61-62
• 第五章 總結(jié)與展望62-64
• 5.1 總結(jié)62-63
• 5.2 展望63-64
• 參考文獻64-72
• 致謝72

【參考文獻】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前6條

1 殷婷婷;王國宏;韓德艷;徐凜;陳晨;陳泳洲;;水熱法制備納米二氧化鈦的研究進展[J];廣州化工;2012年05期

2 李偉;侯楚楚;毛子文;朱霞月;張一平;;光催化降解甲基橙過程的評價方法研究[J];浙江外國語學(xué)院學(xué)報;2011年04期

3 張晶;張亞萍;于濂清;鐘曉亮;;納米二氧化鈦的水熱制備及光催化研究進展[J];無機鹽工業(yè);2010年09期

4 鐘敏;韋之豪;司平占;李紅;衛(wèi)國英;葛洪良;韓高榮;;摻鐵二氧化鈦納米晶的制備及其光催化性能[J];硅酸鹽學(xué)報;2010年01期

5 薛寒松;李華基;易于;胡慧芳;孟翠;;鈰摻雜二氧化鈦納米管的光催化性能[J];機械工程材料;2008年06期

6 宋旭春,岳林海,劉波,韓貴,陳衛(wèi)祥,徐鑄德;水熱法合成摻雜鐵離子的小管徑TiO_2納米管[J];無機化學(xué)學(xué)報;2003年08期

，

本文編號：553080