本文關(guān)鍵詞：不同形貌TiO_2的制備、表征及其性能研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：作為一種重要的寬帶隙半導(dǎo)體，二氧化鈦納米材料在光催化、氣體傳感器、太陽能電池等許多研究領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用。近年來，科研工作者在二氧化鈦納米材料的制備和應(yīng)用方面開展了大量的研究工作。研究表明二氧化鈦納米材料的性質(zhì)不僅與其物相結(jié)構(gòu)和顆粒大小有關(guān)，而且與其形貌和微觀結(jié)構(gòu)密不可分，對其進(jìn)行可控合成并開發(fā)出更優(yōu)異的性能具有深遠(yuǎn)的意義。碳納米管擁有極大的比表面積，極高的化學(xué)穩(wěn)定性，納米級中空管腔結(jié)構(gòu)，優(yōu)良的電子導(dǎo)體和吸附性能，故將其引入到二氧化鈦光催化劑中，降低電子與空穴的復(fù)合幾率，提高催化效率和對可見光的吸收性能，開發(fā)利用太陽能資源，成為世界范圍內(nèi)的研究熱點(diǎn)。經(jīng)過詳細(xì)研究表明，認(rèn)為是碳納米管和二氧化鈦之間的協(xié)同效應(yīng)促使二氧化鈦的光生電子轉(zhuǎn)移到碳納米管上，延長了光生電子-空穴對的壽命，同時(shí)還使該復(fù)合催化劑有可見光吸收能力。本文主要內(nèi)容： (1)采用水熱法，以鈦粉為鈦源，制備了具有三維花狀納米結(jié)構(gòu)的TiO2，考察了制備工藝對三維花狀納米結(jié)構(gòu)的TiO2形貌的影響，確定了其工藝條件為：水熱溫度為150℃，水熱時(shí)間為5h，過氧化氫(30%)和NaOH(10mol)的體積比為1:3，可以得到三維花狀TiO2。利用掃描電子顯微鏡、透射電鏡、紫外可見光譜、XRD和EDS等對所制備的二氧化鈦材料進(jìn)行表征測試。每個(gè)花狀結(jié)構(gòu)直徑大約是4μm，單個(gè)花瓣的直徑在1μm左右，單個(gè)花瓣的厚度大約10nm。三維花狀納米結(jié)構(gòu)TiO2處理模擬廢水的能力遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于普通顆粒狀的TiO2，相同條件下反應(yīng)2h后，提高了大約30%。 (2)以草酸鈦鉀為鈦源，調(diào)節(jié)水熱溫度、水熱時(shí)間、反應(yīng)物濃度、鹽酸加入量，制備了具有“榴蓮狀”中空微球結(jié)構(gòu)的TiO2，粒徑大小在微米級，微球的組成單元在納米級。制得的“榴蓮狀”中空微球TiO2在未煅燒的情況下晶型不完整，，經(jīng)過400℃煅燒后為銳鈦礦型，600℃煅燒后為混晶結(jié)構(gòu)，800℃煅燒后轉(zhuǎn)變?yōu)榻鸺t石相結(jié)構(gòu)，“榴蓮狀”中空微球TiO2具有大量的孔結(jié)構(gòu)和大的比表面積，使得“榴蓮狀”中空微球TiO2既具有強(qiáng)的吸附性能，又具有優(yōu)良的光催化性能，600℃煅燒后為混晶結(jié)構(gòu)去除羅丹明染料廢水的能力優(yōu)于400℃煅燒后為銳鈦礦型的TiO2。 (3)選擇制備“榴蓮狀”中空結(jié)構(gòu)TiO2的最佳工藝條件，制備復(fù)合不同質(zhì)量分?jǐn)?shù)碳納米管的CNTs/TiO2樣品，采用浸漬法制備Ag/CNTs/TiO2樣品，利用掃描電子顯微鏡、紫外-可見漫反射光譜、XRD和EDS等對所制備的二氧化鈦材料進(jìn)行表征測試，制備的樣品仍然為“榴蓮狀”中空結(jié)構(gòu)，碳納米管的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為15%時(shí)，去除羅丹明B廢水的能力最優(yōu)，40分鐘去除率達(dá)90%。Ag/CNTs/TiO2樣品，經(jīng)DRS分析證明Ag/CNTs/TiO2樣品在可見光的吸光能力明顯增強(qiáng)。綜合考慮Ag/CNTs/TiO2樣品的吸附-光催化能力，當(dāng)負(fù)載銀的量為1.0%時(shí)，去除羅丹明B廢水的能力最優(yōu)，在20分鐘去除率達(dá)90%。
【關(guān)鍵詞】：三維花狀納米TiO2 “榴蓮狀”中空微球 碳納米管 光催化性能
【學(xué)位授予單位】：中北大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2014
【分類號】：TQ134.11;O643.36
【目錄】：

• 摘要4-6
• Abstract6-12
• 第一章 緒論12-27
• 1.1 引言12-14
• 1.2 TiO_2結(jié)構(gòu)及其對光催化的影響14-18
• 1.2.1 TiO_2的晶體結(jié)構(gòu)14-15
• 1.2.2 TiO_2的晶粒尺寸15-16
• 1.2.3 TiO_2的晶格缺陷16
• 1.2.4 電子與空穴捕獲劑16-18
• 1.3 不同形貌 TiO_2的制備及研究18-21
• 1.3.1 二氧化鈦空心球19-20
• 1.3.2 二氧化鈦片狀結(jié)構(gòu)20
• 1.3.3 二氧化鈦納米管20-21
• 1.4 TiO_2的改性對光催化性能的影響21-22
• 1.4.1 貴金屬沉積21
• 1.4.2 金屬離子摻雜21-22
• 1.4.3 非金屬離子摻雜22
• 1.5 碳納米管負(fù)載 TiO_2光催化劑的研究22-24
• 1.5.1 碳納米管的簡介22-23
• 1.5.2 碳納米管用于催化劑載體的研究23-24
• 1.6 本論文的意義及研究內(nèi)容24-27
• 第二章 實(shí)驗(yàn)方法27-32
• 2.1 實(shí)驗(yàn)試劑27-28
• 2.2 實(shí)驗(yàn)儀器28
• 2.3 納米材料的表征手段28-30
• 2.3.1 X 射線粉末衍射（XRD）28-29
• 2.3.2 掃描電子顯微鏡（SEM）29
• 2.3.3 透射電鏡（TEM）29
• 2.3.4 電子探針能譜儀（EDS）29-30
• 2.3.5 紫外-可見漫反射（UV-Vis DRS）30
• 2.3.6 紅外光譜（FTIR）30
• 2.4 處理模擬廢水實(shí)驗(yàn)30-32
• 2.4.1 光源30
• 2.4.2 實(shí)驗(yàn)裝置30-32
• 第三章 三維花狀納米結(jié)構(gòu) TiO_2的制備及性能研究32-41
• 3.1 引言32
• 3.2 三維花狀納米結(jié)構(gòu) TiO_2的制備32-33
• 3.2.1 制備方法32-33
• 3.3 光催化活性測試33-34
• 3.4 結(jié)果與討論34-38
• 3.4.1 掃描電子顯微鏡(SEM)分析34-37
• 3.4.2 X 射線衍射分析37-38
• 3.4.3 電子能譜儀(EDS)分析38
• 3.5 光催化降解羅丹明Ｂ38-40
• 3.6 本章小結(jié)40-41
• 第四章 “榴蓮狀”中空微球 TiO_2的制備及性能研究41-54
• 4.1 引言41
• 4.2 “榴蓮狀”中空微球 TiO_2的制備41-43
• 4.2.1 制備方法41-43
• 4.3 處理模擬廢水性能分析43
• 4.4 樣品的形貌表征及分析43-48
• 4.4.1 草酸鈦鉀與雙氧水摩爾比的影響43-44
• 4.4.2 水熱反應(yīng)溫度的影響44-45
• 4.4.3 水熱時(shí)間的影響45-47
• 4.4.4 鹽酸加入量的影響47-48
• 4.5 樣品的 X 射線衍射分析48-49
• 4.6 樣品的 UV-Vis DRS 分析49-51
• 4.7 樣品的電子能譜儀(EDS)分析51
• 4.8 處理羅丹明 B 模擬廢水性能分析51-53
• 4.9 本章小結(jié)53-54
• 第五章 銀修飾 TiO_2/CNTs 的制備與性能分析54-63
• 5.1 引言54
• 5.2 載銀 TiO_2負(fù)載 CNTs 的制備54-56
• 5.2.1 碳納米管的預(yù)處理54-55
• 5.2.2 TiO_2/CNTs 的制備55
• 5.2.3 銀修飾 TiO_2/CNTs 的制備55-56
• 5.3 結(jié)果與討論56-61
• 5.3.1 CNTs 的形貌分析56
• 5.3.2 銀修飾 TiO_2/CNTs 的形貌分析56-57
• 5.3.3 樣品的電子能譜儀(EDS)分析57-58
• 5.3.4 樣品的 X 射線衍射分析58-60
• 5.3.5 Ag/TiO_2/CNTs 的 UV-Vis DRS 分析60-61
• 5.4 處理羅丹明模擬廢水性能分析61-62
• 5.5 本章小結(jié)62-63
• 第六章 結(jié)論63-64
• 參考文獻(xiàn)64-72
• 攻讀碩士學(xué)位期間所獲得的研究成果72-73
• 致謝73-74

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號：371519