本文關(guān)鍵詞：二氧化鈦納米復(fù)合材料的制備及光催化制氫性能

  更多相關(guān)文章： 二氧化鈦 氮化碳 可見光催化 光催化產(chǎn)氫

【摘要】：納米材料是當(dāng)今世界備受世人關(guān)注的新型材料,以其自身獨(dú)特的結(jié)構(gòu)和性質(zhì),在微電子學(xué)、光學(xué)、醫(yī)學(xué)、紡織、塑料、陶瓷和生物工程等領(lǐng)域均有廣闊的應(yīng)用前景。因此,將產(chǎn)品制備成納米材料并探索其新性能成為研究人員關(guān)注的熱點(diǎn)。二氧化鈦納米材料是一種新型的半導(dǎo)體光催化劑,具有高效低能、安全無(wú)害、價(jià)格低廉等優(yōu)點(diǎn),通過(guò)構(gòu)筑異質(zhì)結(jié)等方法有望進(jìn)一步提高二氧化鈦的光催化性能及提高量子效率。本文首先采用水熱法制備得到二氧化鈦納米材料,在此基礎(chǔ)上將其與自制氮化碳片層狀結(jié)構(gòu)進(jìn)行復(fù)合、在其表面負(fù)載Au納米顆粒合成復(fù)合材料,運(yùn)用掃描電子顯微鏡、X射線衍射儀、雙光束紫外可見光光度計(jì)和比表面積和孔徑測(cè)試儀等表征測(cè)試儀器對(duì)所制備的二氧化鈦納米材料和復(fù)合材料形貌、相結(jié)構(gòu)、光學(xué)性質(zhì)等進(jìn)行表征,分解以甲醇為犧牲劑的水溶液制氫性能為標(biāo)準(zhǔn),比較了它們的光催化活性,并對(duì)其制氫的機(jī)理做了簡(jiǎn)要的分析。研究表明:用水熱法制備的二氧化鈦納米材料的尺寸在50~400 nm之間,形貌多為柳葉狀和柚子粒狀,分散性良好,晶相為銳鈦礦型二氧化鈦,對(duì)光的響應(yīng)范圍拓展到可見光區(qū),可見光照射下光催化活性遠(yuǎn)高于P25,其中125℃合成的TiO_2樣品活性最佳且穩(wěn)定性好;C_3N_4/TiO_2復(fù)合物受到氮化碳片層結(jié)構(gòu)的影響,顆粒尺寸較大,晶相為金紅石相,帶邊吸收整體紅移,可見光照下的光催化活性得到改善其中C/T=3:1復(fù)合物光催化活性最好且穩(wěn)定性佳;負(fù)載Au顆粒的復(fù)合材料并未影響T125的形貌和相結(jié)構(gòu),但拓寬了T125可見光的吸收帶邊,使同等條件下的光催化活性得到進(jìn)一步改善。
【關(guān)鍵詞】：二氧化鈦 氮化碳 可見光催化 光催化產(chǎn)氫
【學(xué)位授予單位】：哈爾濱工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：O643.36
【目錄】：

• 摘要4-5
• Abstract5-9
• 第1章 緒論9-25
• 1.1 課題背景及研究的目的和意義9-11
• 1.2 常見的光催化劑11-13
• 1.2.1 納米材料11-12
• 1.2.2 光催化劑的必要條件12-13
• 1.2.3 傳統(tǒng)光催化劑的不足13
• 1.3 提高光催化活性的途徑13-17
• 1.3.1 半導(dǎo)體能帶結(jié)構(gòu)的修飾13-15
• 1.3.2 晶粒尺寸的減小15
• 1.3.3 晶體結(jié)構(gòu)的改變15-16
• 1.3.4 表面光敏化16
• 1.3.5 光電催化16
• 1.3.6 催化劑用量的影響16-17
• 1.3.7 溶液pH的選擇17
• 1.3.8 光源和光照強(qiáng)度的選擇17
• 1.4 半導(dǎo)體的光催化的應(yīng)用17-19
• 1.4.1 光催化環(huán)境凈化17-18
• 1.4.2 光催化制氫18-19
• 1.4.3 其他19
• 1.5 二氧化鈦19-24
• 1.5.1 二氧化鈦結(jié)構(gòu)與性質(zhì)19-21
• 1.5.2 二氧化鈦的制備21-22
• 1.5.3 二氧化鈦的形貌22
• 1.5.4 二氧化鈦氧化還原機(jī)理22-24
• 1.6 課題研究的主要內(nèi)容24-25
• 第2章 實(shí)驗(yàn)材料及其實(shí)驗(yàn)方法25-29
• 2.1 主要原料及實(shí)驗(yàn)儀器25-26
• 2.1.1 主要化學(xué)試劑25
• 2.1.2 實(shí)驗(yàn)儀器和設(shè)備25-26
• 2.2 實(shí)驗(yàn)方法26-27
• 2.2.1 水熱法26
• 2.2.2 光致還原法26-27
• 2.3 樣品性能表征27-29
• 2.3.1 掃描電子顯微鏡分析（SEM）27
• 2.3.2 透射電子顯微鏡分析（TEM）27
• 2.3.3 X射線衍射分析（XRD）27
• 2.3.4 X射線光電子能譜（XPS）27
• 2.3.5 紫外-可見漫反射光譜分析（UV-vis）27
• 2.3.6 比表面積和孔徑分析測(cè)試（BET)27-28
• 2.3.7 光催化產(chǎn)氫活性測(cè)試28-29
• 第3章 TiO_2的納米材料的制備與光催化制氫性能29-40
• 3.1 引言29
• 3.2 TiO_2的制備方法29-30
• 3.3 合成溫度對(duì)TiO_2性能的影響30-34
• 3.3.1 合成溫度對(duì)TiO_2形貌的影響30
• 3.3.2 合成溫度對(duì)TiO_2相結(jié)構(gòu)的影響30-33
• 3.3.3 合成溫度對(duì)TiO_2紫外-可見光吸收的影響33
• 3.3.4 合成溫度對(duì)TiO_2光催化產(chǎn)氫性能的影響33-34
• 3.4 合成溫度為 125℃時(shí)制備的TiO_2樣品T125性能表征及評(píng)價(jià)34-38
• 3.4.1 T125的TEM分析34-35
• 3.4.2 T125的XPS分析35-37
• 3.4.3 T125的比表面積與孔徑分布37-38
• 3.4.4 T125循環(huán)產(chǎn)氫測(cè)試38
• 3.5 光催化產(chǎn)氫機(jī)理38-39
• 3.6 本章小結(jié)39-40
• 第4章 C_3N_4/TiO_2復(fù)合物的制備與光催化產(chǎn)氫性能的研究40-55
• 4.1 前言40
• 4.2 不同比例C_3N_4復(fù)合物的制備40-41
• 4.3 C_3N_4含量對(duì)C_3N_4/TiO_2復(fù)合物性能的影響41-47
• 4.3.1 C_3N_4含量對(duì)C_3N_4/TiO_2復(fù)合物形貌的影響41
• 4.3.2 C_3N_4含量對(duì)C_3N_4/TiO_2復(fù)合物相結(jié)構(gòu)的影響41-44
• 4.3.3 C_3N_4含量對(duì)C_3N_4/TiO_2復(fù)合物紫外可見光吸收的影響44-45
• 4.3.4 C_3N_4含量對(duì)C_3N_4/TiO_2復(fù)合物產(chǎn)氫性能的影響45-47
• 4.4 C_3N_4/TiO_2=3:1 樣品性能表征與評(píng)價(jià)47-53
• 4.4.1 C_3N_4/TiO_2=3:1 樣品的TEM分析47-48
• 4.4.2 C_3N_4/TiO_2=3:1 樣品的XPS分析48-50
• 4.4.3 C_3N_4/TiO_2=3:1 樣品的BET分析50
• 4.4.4 C_3N_4/TiO_2=3:1 樣品循環(huán)產(chǎn)氫測(cè)試50-51
• 4.4.5 Au的負(fù)載量對(duì)C_3N_4/TiO_2=3:1 樣品產(chǎn)氫性能的影響51-53
• 4.5 光催化產(chǎn)氫機(jī)理分析53-54
• 4.6 本章小結(jié)54-55
• 第5章 Au-TiO_2復(fù)合物的制備與光催化性能55-66
• 5.1 前言55
• 5.2 不同Au負(fù)載量T125復(fù)合物的制備55-56
• 5.3 Au負(fù)載量對(duì)T125性能的影響56-60
• 5.3.1 Au負(fù)載量對(duì)T125形貌的影響56
• 5.3.2 Au負(fù)載量對(duì)T125紫外-可見光吸收的影響56-58
• 5.3.3 Au負(fù)載量對(duì)T125相結(jié)構(gòu)的影響58-59
• 5.3.4 Au負(fù)載量對(duì)T125光催化產(chǎn)氫性能的影響59-60
• 5.4 3%Au-T125樣品性能的表征與評(píng)價(jià)60-64
• 5.4.1 3%Au-T125樣品的TEM分析60-62
• 5.4.2 3%Au-T125樣品的XPS分析62-63
• 5.4.3 3%Au-TiO_2的BET分析63-64
• 5.5 本章小結(jié)64-66
• 結(jié)論66-67
• 參考文獻(xiàn)67-78
• 致謝78

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中國(guó)期刊全文數(shù)據(jù)庫(kù) 前10條

1 ;光催化分解硫化氫制氫研究獲進(jìn)展[J];化工進(jìn)展;2010年02期

2 ;光催化分解硫化氫制氫研究獲進(jìn)展[J];天津化工;2010年01期

3 ;光催化分解硫化氫制氫研究獲進(jìn)展[J];工業(yè)催化;2010年02期

4 蔡乃才,簡(jiǎn)翠英,董慶華;有機(jī)羧酸的光催化分解反應(yīng)[J];感光科學(xué)與光化學(xué);1988年04期

5 張誼華，滕玉美，，曾憲康，王涵慧，俞稼鏞;光催化分解硫化氫制取氫氣的研究[J];感光科學(xué)與光化學(xué);1994年02期

6 溫福宇;楊金輝;宗旭;馬藝;徐倩;馬保軍;李燦;;太陽(yáng)能光催化制氫研究進(jìn)展[J];化學(xué)進(jìn)展;2009年11期

7 張德;;有害的硫化氫污染物可經(jīng)光催化成有用的氫和硫[J];化學(xué)通報(bào);1982年05期

8 ;水洗再生型光催化除臭濾氣器[J];現(xiàn)代化工;2001年01期

9 甘欣;趙希娟;覃彪;傅文甫;;Pt(Ⅱ)配合物光催化制氫研究進(jìn)展[J];中國(guó)材料進(jìn)展;2010年01期

10 呂宏飛;李錦書;單雯妍;白雪峰;;多元金屬硫化物催化劑及光催化分解硫化氫的研究進(jìn)展[J];材料導(dǎo)報(bào);2012年11期

中國(guó)重要會(huì)議論文全文數(shù)據(jù)庫(kù) 前10條

1 李旦振;鄭宜;付賢智;;微波場(chǎng)助光催化及其應(yīng)用[A];中國(guó)電子學(xué)會(huì)第七屆學(xué)術(shù)年會(huì)論文集[C];2001年

2 殷好勇;金振聲;張順利;張治軍;;有機(jī)物分子的吸附及光催化分解對(duì)水接觸角的影響[A];2000'全國(guó)光催化學(xué)術(shù)會(huì)議論文集[C];2000年

3 付賢智;;環(huán)境光催化基礎(chǔ)與應(yīng)用研究進(jìn)展[A];第六屆全國(guó)環(huán)境催化與環(huán)境材料學(xué)術(shù)會(huì)議論文集[C];2009年

4 王崇明;;新時(shí)代——吹響了光催化號(hào)角[A];第二屆全國(guó)染整行業(yè)技術(shù)改造研討會(huì)論文集[C];2004年

5 葉云;王秀麗;馮兆池;李燦;;CdS QDs/Co complex光催化產(chǎn)氫體系的時(shí)間分辨光譜研究[A];第十七屆全國(guó)光散射學(xué)術(shù)會(huì)議摘要文集[C];2013年

6 付賢智;;環(huán)境光催化基礎(chǔ)與應(yīng)用研究新進(jìn)展[A];2004年全國(guó)太陽(yáng)能光化學(xué)與光催化學(xué)術(shù)會(huì)議論文集[C];2004年

7 吳季懷;林煜;黃妙良;林建明;黃昀方;殷澍;佐藤次雄;;層狀納米光催化復(fù)合材料HNbWO_6/Pt的合成和性質(zhì)[A];2000'全國(guó)光催化學(xué)術(shù)會(huì)議論文集[C];2000年

8 賀攀科;張敏;楊冬梅;董芳;楊建軍;;微波-二元醇技術(shù)制備Au/TiO_2及其光催化消除臭氧[A];中國(guó)化學(xué)會(huì)第二十五屆學(xué)術(shù)年會(huì)論文摘要集（上冊(cè)）[C];2006年

9 周航月;葛介超;汪鵬飛;;團(tuán)藻狀的Cd_(1-x)Zn_xS納米球:無(wú)模板法制備及其在可見光催化制氫應(yīng)用[A];第十三屆全國(guó)光化學(xué)學(xué)術(shù)討論會(huì)論文集[C];2013年

10 李越湘;呂功煊;李樹本;;草酸作電子給體光催化分解水制氫[A];2000'全國(guó)光催化學(xué)術(shù)會(huì)議論文集[C];2000年

中國(guó)重要報(bào)紙全文數(shù)據(jù)庫(kù) 前2條

1 記者 吳長(zhǎng)鋒;光催化分解水制氫氣展現(xiàn)迷人前景[N];科技日?qǐng)?bào);2013年

2 蔡維希 蔡忠仁;光催化分解廠房有機(jī)污染物項(xiàng)目實(shí)施[N];中國(guó)化工報(bào);2006年

中國(guó)博士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫(kù) 前10條

1 韋丁;硒化銦和鈦酸銦納微結(jié)構(gòu)調(diào)控與光催化制氫性能[D];北京理工大學(xué);2015年

2 伍明;氧化銀—氧化鋅復(fù)合物和改性的類石墨氮化碳的光催化性能研究[D];吉林大學(xué);2015年

3 高洪林;無(wú)機(jī)離子修飾提高g-C_3N_4光催化性能的研究[D];南京大學(xué);2014年

4 郎笛;硫化鎘光催化材料的制備及其可見光催化性能研究[D];華中農(nóng)業(yè)大學(xué);2016年

5 于笑瀟;分等級(jí)納米復(fù)合光催化材料的制備及其光催化性能研究[D];武漢理工大學(xué);2010年

6 陳秀芳;石墨相氮化碳的制備、表征及其光催化性能研究[D];福州大學(xué);2011年

7 鄭艷;鉍復(fù)合氧化物的合成及其可見光光催化性能研究[D];江南大學(xué);2011年

8 劉美英;鉭基氮氧化物上可見光光催化分解水制氫研究[D];中國(guó)科學(xué)院研究生院（大連化學(xué)物理研究所）;2006年

9 徐新;水滑石基半導(dǎo)體復(fù)合材料的制備及其光催化性能研究[D];北京化工大學(xué);2011年

10 于鶴;SrTiO_3光催化材料光吸收邊調(diào)控及其光催化產(chǎn)氫性能研究[D];南京大學(xué);2013年

中國(guó)碩士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫(kù) 前10條

1 李鑫;新型MoS_2/TiO_2復(fù)合材料的合成及光催化性能探究[D];上海師范大學(xué);2015年

2 王雋;釕基光敏劑的合成及其在TiO_2光催化體系中的催化性能研究[D];鄭州大學(xué);2015年

3 李云;上轉(zhuǎn)光劑-NaTaO_3-助催化劑體系在光催化水解制氫中的應(yīng)用及相關(guān)影響因素的研究[D];遼寧大學(xué);2015年

4 李宏穎;TiO_2@酵母微球的調(diào)控合成及其催化性能研究[D];長(zhǎng)安大學(xué);2015年

5 張亞軍;微納枝狀結(jié)構(gòu)ZnFe_2O_4的制備與改性及光催化性能研究[D];哈爾濱工業(yè)大學(xué);2015年

6 李孜;氮摻雜碳量子點(diǎn)的熒光分析檢測(cè)及光催化性能研究[D];北京化工大學(xué);2015年

7 張松;二氧化鈦光催化制氫的失活機(jī)理研究[D];南京大學(xué);2013年

8 劉輝;多孔SrTiO_3納米晶的制備及其光催化性能研究[D];南京大學(xué);2014年

9 徐鵬;介孔二氧化鈦基復(fù)合催化劑的制備及其光催化性能研究[D];吉首大學(xué);2015年

10 何靜;鉍氧化物及其復(fù)合物的制備與光催化性能研究[D];重慶大學(xué);2015年

本文編號(hào)：704433