常見的TiO2光催化劑，其帶隙寬度為3.2eV，難以有效利用可見光。如何獲得具有較高可見光活性的TiO2光催化劑一直是研究熱點。目前已經有多種方法對TiO2光催化劑進行改性以解決其可見光響應問題，但是許多傳統(tǒng)的制備方法往往步驟復雜，耗時長，因此有必要研究簡單易行的制備高可見光活性TiO2光催化劑的方法。 微波是一種高頻電磁波，被廣泛運用于半導體材料的制備和合成過程中，起到提高化學反應速率、提高產量，甚至改變其反應過程的作用。 本論文通過微波技術進行了TiO2摻雜及其形貌調控的研究，獲得了有可見光響應的高活性C/N共摻雜的TiO2微球光催化劑。采用X射線粉末衍射（XRD）、透射電子顯微鏡（TEM）、掃描電子顯微鏡（SEM）、氮氣吸附-脫附、傅里葉變換紅外光譜（FT-IR）、紫外-可見光漫反射（UV-Vis DRS）等多種表征技術對所制備的TiO2微球光催化劑進行了研究。分析結果表明所制備的TiO2微球光催化劑為直徑0.5um左右的純銳鈦礦相球形顆粒，其表面包覆有可吸收可見光的炭黑層，C和N被成功的摻雜進了二氧化鈦晶格，引起了晶格畸變，將TiO2禁帶寬度減小到3.02eV。在最優(yōu)條件下制備...

【文章頁數(shù)】：78 頁

【學位級別】：碩士

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中文摘要
Abstract
目錄
第1章 緒論
    1.1 TiO₂光催化材料的研究背景和意義
    1.2 TiO₂光催化原理和運用
        1.2.1 TiO₂材料光催化原理
        1.2.2 TiO₂材料的運用
    1.3 TiO₂材料的制備方法和改性
        1.3.1 TiO₂材料的制備方法
        1.3.2 TiO₂材料的改性
    1.4 影響 TiO₂光催化效果的因素
        1.4.1 晶體類型
        1.4.2 晶體表面情況和粒徑
        1.4.3 催化劑形貌的影響
        1.4.4 催化劑投加量和溶液 pH
        1.4.5 載流子捕獲劑的影響
        1.4.6 實驗條件的影響
    1.5 微波對二氧化鈦半導體材料制備的影響
        1.5.1 微波的特性及其加熱原理
        1.5.2 微波法在催化劑合成中的運用
    1.6 本論文的選題意義和實驗構想
第2章 TiO₂微球光催化劑的制備及表征
    2.1 實驗材料及儀器
    2.2 TiO₂微球光催化劑的制備
    2.3 TiO₂微球光催化劑的表征
        2.3.1 粉晶 X 射線衍射(XRD)分析
        2.3.2 掃描電鏡分析(SEM)
        2.3.3 透射電子顯微鏡(TEM)分析
        2.3.4 紫外-可見光漫反射光譜(UV-Vis DRS)分析
        2.3.5 氮氣吸附脫附分析技術
        2.3.6 傅里葉變換紅外光譜(FTIR)分析
        2.3.7 X 射線光電子能譜(XPS)分析
第3章 表征結果與討論
    3.1 粉晶 X 射線衍射結果分析
    3.2 掃描電鏡結果分析
    3.3 透射電子顯微鏡結果分析
    3.4 氮氣吸附脫附結果分析
    3.5 傅里葉變換紅外光譜結果分析
    3.6 X 射線光電子能譜結果分析
    3.7 紫外-可見光漫反射光譜結果分析
第4章 TiO₂微球光催化劑的光催化性能研究
    4.1 實驗材料及儀器
    4.2 光催化降解實驗
        4.2.1 目標污染物物的選擇
        4.2.2 酸性紅 G 的性質及其溶液配制
        4.2.3 酸性紅 G 溶液的標準曲線及降解率計算方法
        4.2.4 TiO₂微球光催化劑的光催化降解實驗設計
    4.3 TiO₂微球光催化劑的最優(yōu)制備條件篩選
        4.3.1 無水乙醇和去離子水配比對光催化效果的影響
        4.3.2 NH4F 加入量對光催化效果的影響
        4.3.3 鈦酸正四丁酯加入量對光催化效果的影響
        4.3.4 微波處理時間對光催化效果的影響
        4.3.5 微波功率對光催化效果的影響
    4.4 不同反應條件下酸性紅 G 的降解
        4.4.1 催化劑投加量的影響
        4.4.2 反應時間的影響
        4.4.3 光源種類的影響
        4.4.4 TiO₂微球光催化劑和 P25 可見光催化降解酸性紅 G 對比實驗
    4.5 光催化機理分析
    4.6 小結
第5章 結論及展望
    5.1 結論
    5.2 展望
參考文獻
致謝(一)
致謝(二)
附錄



本文編號：3848878