光催化技術可以利用太陽光、激發(fā)產(chǎn)生氧化能力強的自由基、反應條件溫和及無二次污染等優(yōu)點,因此被認為是環(huán)境污染控制的高效方法。Ti02納米管具有制備工藝簡單、良好的電荷傳遞性能以及成本低廉和易回收等特點而在光催化領域受到廣泛關注,但Ti02納米管本身兩大缺陷（僅能響應太陽光譜中4.5%的紫外光；激發(fā)產(chǎn)生的電子空穴對易復合）限制了其在污染控制領域的進一步應用。因此,尋找新型高效的窄帶半導體對Ti02納米管進行改性及提高光助催化性能成為近期環(huán)境科學領域的研究熱點。尖晶石型鐵酸鹽由于良好的電磁性能及合適的禁帶寬度而被認為是一種很好的選擇。利用尖晶石晶體內(nèi)部固有的鐵磁性異質(zhì)結(jié)可以實現(xiàn)光生電子空穴的表面-界面遷移分離,從而大幅提高復合催化劑的光助催化性能。本論文采用尖晶石型鐵酸鹽對Ti02納米管進行改性,并對復合材料的光化學性質(zhì)以及光催化性能進行細致考察,得出如下主要研究結(jié)果：（1）采用電化學陽極氧化法聯(lián)合超聲輔助電沉積法成功制備了CuFe2O4/TiO2復合電極。物理化學表征結(jié)果證實：CuFe2O4納米顆粒均勻負載在納米管管口,進而可以形成多重異質(zhì)結(jié)。光電化學性能測試和光學表征證明了CuFe2O4... 

【文章來源】：大連理工大學遼寧省 211工程院校 985工程院校 教育部直屬院校

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【學位級別】：碩士

【部分圖文】：

圖１．２?Ｔｉ０６八面體能帶結(jié)構(gòu)圖（黑色為理想狀態(tài)的八面體，藍色為銳鈦礦相，紅色為金紅石）［〗５］??Ｆｉｇ．?１．２?Ｓｃｈｅｍａｔｉｃ?ｐｒｅｓｅｎｔａｔｉｏｎ?ｏｆ?ｅｎｅｒｇｙ?ｌｅｖｅｌｓ?ｏｆ?ＴｉＯｓ?ｏｃｔａｈｅｄｒａｌ?ｉｎ?ｉｄｅａｌ?ｏｃｔａｈｅｄｒａｌ?（ｂｌａｃｋ），?ａｎａｔａｓｅ??（ｂｌｕｅ），?ａｎｄ?ｒｕｔｉｌｅ?（ｒｅｄ）［ｉ５］??

?ｈ?帳??ａｎａｔａｓｅ?ｒｕｔｉｌｅ??圖１．２?Ｔｉ０６八面體能帶結(jié)構(gòu)圖（黑色為理想狀態(tài)的八面體，藍色為銳鈦礦相，紅色為金紅石）［〗５］??Ｆｉｇ．?１．２?Ｓｃｈｅｍａｔｉｃ?ｐｒｅｓｅｎｔａｔｉｏｎ?ｏｆ?ｅｎｅｒｇｙ?ｌｅｖｅｌｓ?ｏｆ?ＴｉＯｓ?ｏｃｔａｈｅｄｒａｌ?ｉｎ?ｉｄｅａｌ?ｏｃｔａｈｅｄｒａｌ?（ｂｌａｃｋ），?ａｎａｔａｓｅ??（ｂｌｕｅ），?ａｎｄ?ｒｕｔｉｌｅ?（ｒｅｄ）［ｉ５］??１．１．３?Ｔｉ０２光催化機理??Ｔｉ０２的光催化活性與晶體結(jié)構(gòu)、表面區(qū)域、暴露的晶面、不協(xié)調(diào)的表面位能以及晶??格缺陷等有關。Ｔｉ０２的形貌調(diào)控可以通過以上要素來改變它的性能。此外，構(gòu)建Ｔｉ０２??復合結(jié)構(gòu)可以調(diào)整一些特性比如形成中度禁帶電子位點，來改變電荷遷移路徑或者使復??合結(jié)構(gòu)的吸收光譜紅移。Ｔｉ０２與其他材料的異質(zhì)結(jié)的構(gòu)建通過被復合的窄帶隙材料促使??Ｔｉ０２產(chǎn)生的電荷分離，從而對可見光響應。具有較好的光催化性能的是銳鐵礦和金紅石，??它們的禁帶寬度分別為３．２和３．０?ｅＶ。盡管金紅石的禁帶寬度稍微窄，銳鈦礦禁帶寬度??具有較高的還原位能以及較慢的電子空穴復合速率而被認為具有更好的光催化活性［１７，??１８］。然而３．２?ｅＶ禁帶致使它只能吸收波長小于等于３８７?ｎｍ紫外區(qū)域光

這種染料敏化的Ｔｉ０２己經(jīng)成功應用于水體污染物降解過程中，電子從染料分??子表面進一步迀移到催化劑表面的可被還原的物種表面［５９，６０］。染料敏化Ｔｉ０２的機理詳??見下圖１．５所示，最初的光化學過程是Ｔｉ０２表面預先吸附的染料分子的ＨＯＭＯ和ＬＵＭＯ??被光激發(fā)，染料分子上產(chǎn)生的光生電子遷移到ＴｉＣｂ的導帶上。當遇見合適的電子供體，??氧化態(tài)的染料隨即還原再生。正如圖中所示的這個過程中涉及到多種電子傳遞路徑，概??括為以下五步：１、敏化劑的激發(fā)；２、電子從敏化劑傳遞到Ｔｉ０２導帶；３、電荷復合；４、??電子傳遞到受體上；５、敏化劑遇到電子供體還原再生。染料的光化學性質(zhì)和染料與Ｔｉ０２??表面的電子傳遞對獲取高的光電轉(zhuǎn)化效率至關重要。各種醇類、有機酸、ＥＤＴＡ和ＴＥＯＡ??被用來作為電子供體犧牲者，但是最理想的電子供體是Ｈ２Ｏ，特別是當被敏化的Ｔｉ０２??被用作水處理催化劑。水分子當作電子供體時還原處于氧化態(tài)的釘與聯(lián)批卩定混合物??（￡°（０２他０）＝?１．２３ＶＮＨＥＶｓ．ＥＧ（ＲｕｍＬ３／ＲｕｉｉＬ３）＝?ＵＩＶＭＫ），但是這個效率不太高６Ｉ］。除??此之外，由于Ｔｉ０２表面的染料分子的附著固定是電子傳遞的先決條件，關于染料敏化??過程中固定函數(shù)組的種類和數(shù)量也被研究［６２］。許多種染料都被來用作Ｔｉ０２的敏化，包??括釕聯(lián)Ｐ比卩定衍生物葉啉類化合物有機染料腐殖酸［６７］等。??Ｖ?ｔｈｉｎ?ｉｎｓｕｌａｔｉｎｇ?ｌａｙｅｒ??＾?＾?（ＡＩ２Ｏ３，?Ｓｉ０２，…ｉｆ?ｐｒｅｓｅｎｔ）??圖１．５可見光下染料敏化Ｔ

【參考文獻】：
博士論文
[1]尖晶石型鐵氧體納米晶的控制合成、結(jié)構(gòu)和性能研究[D]. 顏愛國.中南大學 2008
[2]摻雜稀土尖晶石型鐵氧體納米晶的結(jié)構(gòu)和磁性能的研究[D]. 趙麗君.吉林大學 2006

碩士論文
[1]尖晶石型ZnFe2O4制備及光催化性能研究[D]. 李平.哈爾濱理工大學 2013
[2]含對硝基苯酚廢水的催化超臨界水氧化研究[D]. 陸先林.天津大學 2007



本文編號：3371699