【摘要】：二氧化鈦(TiO_2)由于成本低、化學(xué)穩(wěn)定性高、易制備等優(yōu)點被廣泛應(yīng)用到光催化領(lǐng)域。但是,本征TiO_2帶隙寬,只能吸收紫外光,并且TiO_2的電子-空穴對復(fù)合率較高,導(dǎo)致其光催化量子效率低。因此,有效提高TiO_2光催化性能的研究已經(jīng)成為光催化領(lǐng)域的研究熱點。石墨烯量子點(GQDs)是一種近似于零維的非金屬半導(dǎo)體材料,與TiO_2復(fù)合可以提高催化劑的光吸收范圍進而提升光催化性能。而銀(Ag)作為一種貴金屬材料,費米能級低。將Ag負載在TiO_2上,可實現(xiàn)電子與空穴的有效分離,另外Ag納米粒子的負載可以在TiO_2的表面形成表面等離激元振蕩(LSPR)效應(yīng),進而有效提高復(fù)合光催化劑對染料的光催化解效率。綜上所述,我們通過兩種手段提升TiO_2的光催化效率:1、首先,我們通過在TiO_2中負載Ag納米粒子來改善TiO_2的光催化性能,并且在TiO_2中引入介孔的結(jié)構(gòu)來增加光催化劑的比表面積,進一步提高其催化作用。我們通過光輔助方法制備出介孔二氧化鈦/銀(Meso-TiO_2/Ag)復(fù)合光催化劑,并對所制備的復(fù)合材料的晶體結(jié)構(gòu)、微觀形貌、光學(xué)性質(zhì)、光生電子-空穴對的分離效率、光催化降解性能進行了系統(tǒng)的表征。純Meso-TiO_2相比,Meso-TiO_2/Ag的光吸收范圍擴展到了可見光區(qū)域,在可見光照射下降解亞甲基藍(MB)的實驗中,3%Ag負載量的Meso-TiO_2/Ag表現(xiàn)出最優(yōu)的光催化效率,我們將Meso-TiO_2/Ag增強的光催化性能歸因于催化劑較大的比表面積、對可見光吸收的增強以及高效的載流子分離和轉(zhuǎn)移速率。2、其次,我們采用市場常見的TiO_2(P25)作為原料,采用濃堿水熱法制備TiO_2納米管;以檸檬酸(CA)為C源,硫脲為N源和S源,合成出氮、硫共摻雜的石墨烯量子點(N,S-GQDs),通過磁力攪拌方法將二者復(fù)合,將N,S-GQDs負載到TiO_2NT的表面,獲得二元納米光催化劑(TiO_2NT@N,S-GQDs)。在可見光催化降解有機染料MB實驗中,TiO_2NT@N,S-GQDs光催化降解染料速率為純TiO_2NT的71.9倍,表明量子點的引入顯著提升了TiO_2光催化能力。
【圖文】：

第三章 銀納米粒子修飾介孔二氧化鈦增強其光催化性能 銀納米粒子修飾介孔二氧化鈦增強其光工作中我們制備了三種類型的光催化劑，，分別是純制備的不同 Ag 負載量的 Meso-TiO2/Ag 復(fù)合催g-Xe)和鈉燈光源照射不同水浴時間條件下制備的M記為：Meso-TiO2/Ag-Na)。征

2/Ag-Na的元素映射圖3.2結(jié)構(gòu)表征10 20 30 40 50 60 70 801%3%5%ntenIitys(.ua).2 (degree)8%(a)20 30 40 50 60 70 80Meso-TiO2/AgMeso-TiO2/Ag-2hMeso-TiO2/Ag-3hMeso-TiO2/Ag-4hntInsieyta(..)u2 (degree)(b)圖3.3 (a)在氙燈光源照射下(不同銀負載量)和(b)在鈉燈光源照射下(不同光照時間)制備的Meso-TiO2/Ag復(fù)合光催化劑的的XRD圖圖 3.3 給出了不同光源照射下 Meso-TiO2/Ag 復(fù)合材料的 XRD 圖。從圖 3.3a是在氙燈光源照射下制備的不同銀負載量的 Meso-TiO2/Ag-Xe 的 XRD 圖，圖中Meso-TiO2在 25.2°、37.7°、47.9°、53.8°、55.0°、62.6°、70.2°和 75.1°處的衍射峰可以與銳鈦礦型 TiO2的(101)、(004)、(200)、(105)、(211)、(204)、(220)和(215)晶面對應(yīng)(JCPDS No.21-1272)。負載 Ag 納米粒子之后，銀負載量為 1%和 3%的樣品中沒有發(fā)現(xiàn) Ag 的衍射峰，當 Ag 的負載量達到 5%時，樣品的 37.7°的衍射
【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】：2018
【分類號】：O643.36

【參考文獻】

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1 范曉星;于濤;鄒志剛;;介孔TiO_2的材料合成及其在光催化領(lǐng)域的應(yīng)用[J];功能材料;2006年01期

本文編號：2641494