本文關(guān)鍵詞：陽極氧化法制備TiO_2納米管，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：納米二氧化鈦(TiO_2)是一種重要的無機功能材料，具有良好的光電、光敏、氣敏等特性，在光催化降解污染物、各種傳感器、太陽能電池、光電解等高科技領(lǐng)域有重要的應(yīng)用前景，已成為國內(nèi)外競相研究的熱點。二氧化鈦納米材料包括納米顆粒，納米線，納米管等形貌。由于二氧化鈦納米管具有更大的比表面積、表面能和更強的吸附能力，引起各國研究者的廣泛關(guān)注。合成納米管的常見的方法有：模板法，微波法，陽極氧化法。但是，模板法在大多數(shù)情況下需要將模板去掉，使制備成本變高；微波法制備的二氧化鈦納米管的管徑比較小，通常在20nm以下；雖然陽極氧化法制備二氧化鈦納米管的工藝條件復雜，得到納米管需要后處理，但是，陽極氧化法制備的二氧化鈦納米管的管徑較大，能夠形成形狀均一的納米管陣列。并且二氧化鈦納米管一端封閉一端開口，均一整齊地垂直排列于被陽極氧化的鈦片表面。這使得很多科研工作者希望能通過往管中加入特定催化劑的納米顆粒，以有利于這種催化劑的均勻分散。 本文采用陽極氧化法制備二氧化鈦納米管材料，分別用不同的體系（NH_4F體系和HF雜多酸體系）作電解液在純鈦片表面成功制備出大孔徑的二氧化鈦納米管陣列。運用X射線衍射(XRD)、掃描電子顯微鏡(SEM)、投射電鏡（TEM）、紫外可見分光光度計（UV VIS）和氣相色譜儀（GC）對所制備的二氧化鈦納米材料的晶型、表面形貌和光催化活性加以表征；以甲基橙溶液為目標降解物研究二氧化鈦納米管陣列對有機物的光催化活性，探索二氧化鈦納米材料作為光催化劑在分解有機污染物中的作用；以超純水和加入犧牲劑甲醇的水溶液為目標，測試其在光解水制氫中的應(yīng)用。 主要實驗結(jié)果如下： （1）不同體系的電解液電解得到的二氧化鈦納米材料是不同的，HF與POM雜多酸的電解液體系在電解過程中易生成二氧化鈦納米線或者是帶狀納米材料，而NH_4F體系的電解液在鈦片表面生成排列有序的二氧化鈦納米管。 （2）通過改變電解時間，電壓和電解液濃度等條件，來研究反應(yīng)條件對納米管的管壁的厚度和管徑的影響。得到制備二氧化鈦納米管陣列的最佳條件是：NH_4F的濃度為0.030.06mol/L，電解電壓為60V，電解時間為810小時，在此條件下得到的二氧化鈦納米管陣列的內(nèi)徑在90~120nm范圍，管壁較厚，為35nm左右，并且管壁光滑，管與管之間排列較緊密。 （3）二氧化鈦納米材料催化光解甲基橙的實驗表明在紫外燈下，，二氧化鈦納米材料對分解有機物有較好的光催化活性。 （4）純的二氧化鈦納米材料與載鉑的二氧化鈦納米材料催化分解水制氫的實驗表明，在全波段光下純的二氧化鈦納米材料對水的分解作用很小，加入犧牲劑甲醇可以有助于其分解水；通過載鉑使二氧化鈦納米材料的光催化制氫活性大幅度提高。
【關(guān)鍵詞】：陽極氧化法 TiO_2納米管 光催化 甲基橙 氫氣
【學位授予單位】：上海交通大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2012
【分類號】：O614.411;TB383.1
【目錄】：

• 摘要4-6
• ABSTRACT6-10
• 第一章 緒論10-24
• 1.1 引言10-13
• 1.2 光解水制氫簡述13-16
• 1.2.1 光催化分解水制氫機理13-14
• 1.2.2 光解水制氫催化劑14-15
• 1.2.3 光解水制氫技術(shù)難點15-16
• 1.3 光催化材料的研究現(xiàn)狀16
• 1.4 二氧化鈦納米管的制備和改性16-22
• 1.4.1 二氧化鈦納米管的制備方法16-19
• 1.4.2 二氧化鈦納米管的應(yīng)用19-20
• 1.4.3 二氧化鈦納米管的改性20-22
• 1.5 本文的研究內(nèi)容和意義22-24
• 1.5.1 研究意義22-23
• 1.5.2 研究內(nèi)容23-24
• 第二章 實驗部分24-31
• 2.1 主要實驗試劑和儀器24-25
• 2.2 分析測試技術(shù)25-27
• 2.2.1 催化劑表征手段25-26
• 2.2.2 測量光催化結(jié)果手段26-27
• 2.3 實驗部分27-29
• 2.3.1 陽極氧化法制備二氧化鈦納米管27-29
• 2.4 催化劑的光催化活性評價29-31
• 2.4.1 二氧化鈦納米管光解甲基橙29
• 2.4.2 二氧化鈦納米管光催化產(chǎn)氫性能29-31
• 第三章 結(jié)果與討論31-46
• 3.1 陽極氧化法電解鈦片的表征31-40
• 3.1.1 NH_4F 電解液體系31-38
• 3.1.2 HF 電解液體系38-40
• 3.1.3 XRD 分析40
• 3.2 催化劑性能40-46
• 3.2.1 二氧化鈦催化光解甲基橙的性能41-45
• 3.2.2 二氧化鈦納米管光催化分解水制氫的性能45-46
• 第四章 結(jié)論與展望46-47
• 4.1 主要結(jié)論46
• 4.2 研究展望46-47
• 參考文獻47-51
• 致謝51-52
• 攻讀學位期間發(fā)表的學術(shù)論文目錄52-55
• 附件55

【參考文獻】

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本文編號：304525