本文使用水熱法對傳統(tǒng)的紫外光催化劑二氧化鈦進行摻氮改性處理,制備出具有可見光響應能力的光催化劑;使用軟模板法制備出具有介孔結(jié)構(gòu)的石墨相氮化碳材料。將所制備的氮摻雜二氧化鈦與介孔石墨相氮化碳進行復合,并通過一系列表征手段對復合材料的光催化活性、晶型結(jié)構(gòu)、形貌與尺寸大小進行深入而系統(tǒng)的研究。此外,通過光電化學分析與光催化機理分析,對復合材料的光生載流子的遷移與分離效率、自由基與主要的反應活性物質(zhì)進行檢測,從而推斷復合材料的催化活性提升的原因與光催化機理。本實驗的研究工作為設(shè)計并制備出具有良好的可見光響應能力、高的光催化活性和較強氧化能力的光催化劑提供了理論基礎(chǔ)和實驗證據(jù),為今后更為深入的研究工作提供參考。探討在氮摻雜二氧化鈦光催化劑的制備過程中,尿素與鈦酸四丁酯的摩爾比對材料的結(jié)構(gòu)和光催化降解亞甲基藍性能的影響可知,最佳的尿素與鈦酸四丁酯的摩爾比為3:1。此條件下,可制備具有表面紋理粗糙、褶皺、多孔結(jié)構(gòu)的氮摻雜二氧化鈦納米顆粒。通過XRD、SEM、氮吸附、XPS、UV和PL等表征手段,研究氮元素對二氧化鈦的改性機理。XRD結(jié)果表明,氮元素的摻雜對銳鈦礦型二氧化鈦的晶體結(jié)構(gòu)影響不大。SEM結(jié)... 

【文章頁數(shù)】：70 頁

【學位級別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
ABSTRACT
第一章 文獻綜述
    1.1 前言
    1.2 光催化原理
    1.3 光催化技術(shù)的研究進展
    1.4 TiO_2的摻雜改性
        1.4.1金屬元素摻雜改性TiO_2
        1.4.2非金屬元素摻雜改性TiO_2
    1.5 石墨相氮化碳(g-C_3N_4)的制備
        1.5.1 軟硬模板法
        1.5.2 超分子預組裝法
    1.6 異質(zhì)結(jié)光催化劑
    1.7 選題依據(jù)、意義及研究內(nèi)容
        1.7.1 選題依據(jù)和意義
        1.7.2 本課題的主要研究內(nèi)容
第二章 實驗部分
    2.1 主要的實驗儀器
    2.2 主要的實驗藥品
    2.3 催化劑的制備
        2.3.1 氮摻雜二氧化鈦(N-TiO_2)的制備
        2.3.2 軟模板法制備介孔石墨相氮化碳(mpg-C_3N_4)材料
        2.3.3 mpg-C_3N_4/N-TiO_2光催化劑(CNNT)的制備
    2.4 催化劑活性評價
    2.5 光電化學分析
    2.6 光催化機理分析
    2.7 催化劑表征手段
        2.7.1 掃描電子顯微鏡(SEM)
        2.7.2 透射電子顯微鏡(TEM)
        2.7.3 X射線粉末衍射儀(XRD)
        2.7.4 氮吸附、比表面及孔結(jié)構(gòu)
        2.7.5 X射線光電子能譜(XPS)
        2.7.6 傅里葉變換紅外光譜(FT-IR)
        2.7.7 紫外可見漫反射光譜(UV-vis DRS)
        2.7.8 固體光致發(fā)光光譜(PL)
        2.7.9 紫外可見分光光度計
第三章 氮摻雜二氧化鈦(N-TiO_2)的制備及性能研究
    3.1 實驗部分
        3.1.1 催化劑制備
        3.1.2 催化劑活性評價
        3.1.3 催化劑表征
    3.2 結(jié)果與討論
        3.2.1 N-TiO_2催化劑的光催化活性
        3.2.2 N-TiO_2催化劑的XRD表征分析
        3.2.3 N-TiO_2催化劑的SEM表征分析
        3.2.4 尿素制備NT-3催化劑的比表面與孔結(jié)構(gòu)表征分析
        3.2.5 N摻雜對TiO_2化學環(huán)境的影響
        3.2.6 N-TiO_2催化劑的紫外可見漫反射光譜
        3.2.7 N-TiO_2催化劑的光致發(fā)光光譜
    3.3 本章小結(jié)
第四章 mpg-C_3N_4/N-TiO_2光催化劑的制備及性能研究
    4.1 實驗部分
        4.1.1 催化劑制備
        4.1.2 催化劑活性評價
        4.1.3 催化劑光電化學分析
        4.1.4 催化劑光催化機理分析
        4.1.5 催化劑表征
    4.2 結(jié)果與討論
        4.2.1 C_3N_4與鈦酸四丁酯的質(zhì)量比對CNNT光催化性能的影響
        4.2.2 CNNT光催化劑的XRD表征分析
        4.2.3 CNNT光催化劑的SEM表征分析
        4.2.4 CNNT光催化劑的TEM表征分析
        4.2.5 CNNT光催化劑的比表面與孔結(jié)構(gòu)表征分析
        4.2.6 CNNT光催化劑的XPS表征分析
        4.2.7 CNNT光催化劑的FT-IR表征分析
        4.2.8 CNNT的紫外可見漫反射光譜
        4.2.9 CNNT的光致發(fā)光光譜
        4.2.10 CNNT的光電流性能研究
        4.2.11 CNNT的交流阻抗分析
        4.2.12 CNNT催化過程中的活性物種檢測
        4.2.13 CNNT的光催化機理初探
    4.3 本章小結(jié)
第五章 總結(jié)與展望
    5.1 總結(jié)
    5.2 展望
參考文獻
致謝
攻讀碩士學位期間的研究成果



本文編號：3715115