本文關(guān)鍵詞：介孔二氧化鈦納米材料的可控制備及改性研究　出處：《南昌航空大學(xué)》2016年碩士論文　論文類型：學(xué)位論文

  更多相關(guān)文章： 二氧化鈦 摻雜 等離子共振效應(yīng) 介孔 光沉積

【摘要】：隨著社會(huì)的進(jìn)步和經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展,伴隨而來的環(huán)境污染問題也日益嚴(yán)重,對(duì)環(huán)境污染的控制和治理已經(jīng)成為人類亟待解決的重大問題。由于二氧化鈦光化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定,對(duì)生物無毒,具有耐酸堿性和生物相容性,最重要的是其在光照下的電子-空穴分離能有效地將水中有機(jī)污染物催化氧化為水和二氧化碳等小分子化合物,因此二氧化鈦納米材料受到了越來越多的探索研究。作為一種新興的水污染處理技術(shù),雖然目前人們已經(jīng)取得一定的進(jìn)展,但還不算成熟,仍然存在著一些問題和不足,如其禁帶較寬,只能對(duì)紫外光有響應(yīng),電子和空穴容易復(fù)合等。針對(duì)上述難題,本論文通過可控制備介孔二氧化鈦納米材料以及對(duì)二氧化鈦納米材料進(jìn)行改性來抑制光生電子和空穴的復(fù)合,從而達(dá)到提高二氧化鈦光催化活性的目的。具體研究內(nèi)容如下:1、以鈦酸四丁酯為鈦源,以二氧化硅為模板采用水熱法制備介孔單晶金紅石相二氧化鈦,研究了不同Ag摻雜量對(duì)介孔TiO2光催化性能的影響。在一定范圍內(nèi),隨著Ag摻雜量的增大,介孔TiO2的光催化性能會(huì)隨之增強(qiáng),當(dāng)Ag摻雜量為5%為最佳。這是因?yàn)橘F金屬Ag能夠產(chǎn)生等離子體共振效應(yīng),抑制光生電子和空穴的復(fù)合,從而增強(qiáng)介孔TiO2的光催化性能。而當(dāng)Ag摻雜量超過5%時(shí),隨著Ag摻雜量的增加,介孔TiO2的光催化性能會(huì)隨之減弱。這是因?yàn)楫?dāng)Ag摻雜量增大時(shí),在光沉積的過程中Ag納米顆粒發(fā)生團(tuán)聚,堵塞介孔TiO2的通道,從而降低其光催化活性。2、以水熱法對(duì)水熱模板法制備的介孔單晶二氧化鈦進(jìn)行鎢的摻雜,W6+的摻雜提高了TiO2的比表面積和孔體積,摻雜W6+的介孔二氧化鈦的大比表面積為反應(yīng)物的吸附提供了更多的活性位點(diǎn),從而提高其光催化性能。與二氧化鈦相比,摻雜W6+的二氧化鈦的吸收邊發(fā)生了紅移,而且摻雜W6+的二氧化鈦在200~400 nm吸收增強(qiáng),這表明摻雜W6+的二氧化鈦在紫外區(qū)具有很好的光催化性能。在模擬太陽光的條件下,摻雜W6+的二氧化鈦的光催化性能優(yōu)于二氧化鈦,這是因?yàn)閃6+的摻雜可以提高二氧化鈦的電對(duì)分離效率,從而提高二氧化鈦的光催化活性。3、以商業(yè)二氧化鈦P25為基礎(chǔ),通過水熱法制備了摻雜W6+的W-TiO2,以光沉積的方法制備了Au/TiO2,通過水熱法和光沉積法結(jié)合制備了Au/W-TiO2。由于Au納米顆粒的等離子體共振效應(yīng),沉積Au納米顆粒的Au/TiO2和Au/W-TiO2在可見光區(qū)有一個(gè)很強(qiáng)的吸收帶,說明貴金屬Au的沉積拓展了二氧化鈦對(duì)可見光區(qū)響應(yīng)。與未摻雜的TiO2相比,摻雜W6+的TiO2能促使熒光的高效猝滅,這是因?yàn)門iO2導(dǎo)帶上的光生電子在固溶體中可以被W6+捕獲,從而抑制光生電子和空穴的復(fù)合。在光催化活性測(cè)試中,當(dāng)在W-TiO2上沉積貴金屬Au納米顆粒后,其光催化降解速率明顯高于TiO2、W-TiO2和Au/TiO2,這主要?dú)w因于摻雜的W6+和沉積的Au納米顆粒的協(xié)同作用。
[Abstract]:With the development of society and economy, the problem of environmental pollution is becoming more and more serious. The control and control of environmental pollution has become an important problem to be solved urgently. Because of the photochemical stability of titanium dioxide, it is non-toxic to biology, acidproof and alkaline resistance and biocompatibility. The most important thing is that the electron-hole separation can effectively catalyze the oxidation of organic pollutants into small molecular compounds such as water and carbon dioxide. As a new water pollution treatment technology, although people have made some progress, but not mature. There are still some problems and shortcomings, such as wide band gap, only response to ultraviolet light, easy recombination of electrons and holes, and so on. In this thesis, mesoporous titania nanomaterials were prepared and modified to restrain the photogeneration of electrons and holes. In order to improve the photocatalytic activity of titanium dioxide, the specific research contents are as follows: 1. Using tetrabutyl titanate as titanium source and silicon dioxide as template, mesoporous rutile phase titania was prepared by hydrothermal method. The effect of Ag doping on the photocatalytic performance of mesoporous TiO2 was studied. In a certain range, the photocatalytic activity of mesoporous TiO2 will be enhanced with the increase of Ag doping content. When Ag doping amount is 5%, this is because Ag can produce plasmon resonance effect and restrain the combination of photogenerated electrons and holes. Therefore, the photocatalytic properties of mesoporous TiO2 were enhanced, and when the Ag doping amount was more than 5%, with the increase of Ag doping amount, the photocatalytic activity of mesoporous TiO2 was increased. The photocatalytic activity of mesoporous TiO2 will be weakened because the agglomeration of Ag nanoparticles in the photodeposition process blocks the channel of mesoporous TiO2. As a result, the photocatalytic activity of TIO _ 2 was reduced by hydrothermal method. The W _ 6 doping of mesoporous TIO _ 2 prepared by hydrothermal template increased the specific surface area and pore volume of TiO2. The large specific surface area of W6 doped mesoporous titanium dioxide provides more active sites for the adsorption of reactants, thus improving its photocatalytic performance. The absorption edge of W _ 6 doped TIO _ 2 is red-shifted, and the absorption of W _ 6 doped TIO _ 2 is enhanced at 200 ~ 400 nm. This shows that W6 doped titanium dioxide has good photocatalytic performance in UV region, and the photocatalytic performance of W6 doped titanium dioxide is superior to that of titanium dioxide under simulated solar light. This is because the doping of W6 can improve the separation efficiency of titanium dioxide, thus improving the photocatalytic activity of titanium dioxide. 3, based on commercial titanium dioxide P25. W-TiO2 doped with W6 was prepared by hydrothermal method and Au/TiO2 was prepared by photodeposition. Au / W-TiO _ 2 was prepared by hydrothermal method and photodeposition. Due to the plasmon resonance effect of au nanoparticles. Au/TiO2 and Au/W-TiO2 deposited au nanoparticles have a strong absorption band in the visible region. The results show that the deposition of noble metal au expands the response of TIO _ 2 to visible light. Compared with the undoped TiO2, the TiO2 doped with W _ 6 can promote the high efficiency quenching of fluorescence. This is because the photogenerated electrons in the TiO2 band can be captured by W6 in the solid solution, which inhibits the combination of photogenerated electrons and holes. The photocatalytic degradation rate of noble metal au nanoparticles deposited on W-TiO2 was significantly higher than that of TiO2W-TiO2 and Au/TiO2. This is mainly due to the synergism of doped W 6 and deposited au nanoparticles.
【學(xué)位授予單位】：南昌航空大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：O643.36

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本文編號(hào)：1402121