本文關鍵詞：新型二氧化鈦光催化材料的合成及其光催化性能研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：納米TiO_2半導體材料由于其光催化性能高、化學性能穩(wěn)定、無毒、價格低廉等優(yōu)點，在光催化處理有機污染物方面被廣泛研究。目前以TiO_2光催化材料為基礎的光催化技術與傳統(tǒng)污染處理技術相比具有諸多優(yōu)點，，例如：利用太陽能、降解有機物無選擇性、工藝設備簡單易控制、無二次污染等。但還存在諸多技術難題，例如：量子效率不高、可見光利用率低等。如何解決這些不足是當前光催化領域的主要研究方向。 改變TiO_2的形貌和結構，從分子、納米及微米多尺度、多層次的設計新型功能化的光催化劑是改善光催化劑性能和研究構效關系的有效途徑之一。 近年來以多孔單晶為熱點的半導體材料尤其是TiO_2材料獲得國內外專家的廣泛認同和關注。本論文以TiO_2催化材料為研究對象，從合成方法入手，研究可控合成多孔單晶TiO_2材料以及開發(fā)高效氮摻雜TiO_2材料。 論文的具體內容主要分為以下三個方面： 一、醇熱法合成球形多孔單晶TiO_2材料及其光催化性能研究 以TiOSO_4為鈦源，乙醇和苯甲醇為混合溶劑，在低溫條件下，醇熱法合成球形多孔單晶TiO_2材料。該材料表面疏松多孔，具有較大的比表面積(SBET=188m2?g-1)。研究結果顯示，樣品的多孔結構主要與TiO_2納米晶粒之間的相互堆積有關，同時這些TiO_2納米晶粒又以相同的晶格取向生長來保持整個樣品的單晶特性，其驅動力來源于前驅液中含有的大量SO42-。利用FESEM、TEM和XRD等表征手段，對樣品的形貌和結構進行了詳細的分析和表征，同時提出形成機理。將球形多孔單晶TiO_2材料應用于苯酚降解實驗中，結果顯示該材料具有較高的光催化活性。將其應用于光催化降解有機污染物甲基橙，結果顯示樣品在紫外光照射的情況下，甲基橙的降解活性普遍比商業(yè)P-25高35％。 二、醇熱法合成尺寸可控的球形多孔單晶TiO_2光催化劑及其光催化性能研究 以TiOSO_4為鈦源，采用雙醇混合溶劑，通過調節(jié)不同醇溶劑比例，在低溫條件下，醇熱法合成尺寸可控的球形多孔單晶TiO_2材料。研究結果表明調節(jié)苯甲醇和乙醇的比例，可以控制球形多孔單晶TiO_2的粒徑從80到2000納米左右。進一步用異丙醇或正丁醇取代苯甲醇也可以得到類似的結果，證明了該方法的普適性和可控性。 三、雙氮源制備高活性N-TiO_2可見光催化劑 利用氨水和草酸銨為雙氮源，用原位沉淀技術制備了高活性N修飾TiO_2可見光催化劑。通過N2吸脫附等溫線、XRD、UV-Vis、XPS和IR波譜等技術對催化劑結構和光譜性質進行了系統(tǒng)表征。同時以可見光降解亞甲基藍水溶液為模型反應，對催化劑的活性進行了評價。結果表明：氨水和草酸銨的協(xié)同作用有利于N進入TiO_2晶格，其活性高于單氮源及后修飾的N-TiO_2催化劑。
【關鍵詞】：二氧化鈦 結構調控 光催化
【學位授予單位】：上海師范大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2013
【分類號】：O643.36;O614.411
【目錄】：

• 中文摘要4-6
• Abstract6-8
• 目錄8-10
• 第一章 前言10-30
• 1.1 光催化背景與原理概述10-16
• 1.1.1 光催化的研究背景10-12
• 1.1.2 光催化原理12-16
• 1.2 TiO_2光催化劑16-28
• 1.2.1 TiO_2光催化劑的合成方法16-17
• 1.2.2 TiO_2 光催化劑目前存在的主要問題17-18
• 1.2.3 TiO_2 光催化劑的促進途徑18-28
• 1.3 立題依據(jù)與研究方案28-30
• 第二章 實驗部分30-35
• 2.1 原料與試劑30-31
• 2.2 催化劑表征方法31-32
• 2.2.1 X 射線粉末衍射（XRD）31
• 2.2.2 物理吸附儀31
• 2.2.3 掃描電鏡（SEM）31
• 2.2.4 場發(fā)射掃描電鏡（FESEM）31-32
• 2.2.5 透射電鏡（TEM）32
• 2.2.6 紫外可見漫反射（UV-Vis Diffuse Reflectance Spectrum）32
• 2.2.7 X 射線光電子能譜（XPS）32
• 2.2.8 熱重測試（TG-DTA）32
• 2.2.9 X 射線熒光分析儀（XRF）32
• 2.2.10 紅外光譜分析（FT-IR）32
• 2.3 光催化劑的制備32-33
• 2.3.1 球形多孔單晶 TiO_2的合成32-33
• 2.3.2 尺寸可控球形多孔單晶 TiO_2的合成33
• 2.3.3 雙氮源合成高效 N-TiO_2可見光催化劑33
• 2.4 光催化活性測試33-35
• 2.4.1 紫外光照射下光催化活性測試33-34
• 2.4.2 可見光照射下光催化活性測試34-35
• 第三章 醇熱法合成多孔單晶 TiO_2材料及其光催化性能研究35-44
• 3.1 引言35
• 3.2 結果與討論35-43
• 3.3 本章小結43-44
• 第四章 尺寸可控多孔單晶 TiO_2制備及其光催化性能研究44-52
• 4.1 引言44
• 4.2 結果與討論44-51
• 4.3 本章小結51-52
• 第五章 雙氮源制備高活性 N-TiO_2 可見光催化劑52-59
• 5.1 引言52
• 5.2 結果與討論52-58
• 5.2.1 不同焙燒溫度對樣品性能的影響52-54
• 5.2.2 不同摻雜 N 源比例對催化劑活性的影響54-58
• 5.3 本章小結58-59
• 第六章 總結59-60
• 參考文獻60-68
• 個人簡歷68
• 論文發(fā)表情況68
• 授權專利68-69
• 致謝69

【參考文獻】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前1條

1 丁正新,王緒緒,付賢智;TiO_2基固體超強酸及其在光催化空氣凈化中的應用[J];化工進展;2003年12期

  本文關鍵詞：新型二氧化鈦光催化材料的合成及其光催化性能研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

本文編號：274077