本文關(guān)鍵詞：鈦酸鹽及其復(fù)合材料的制備與可見(jiàn)光催化性能的研究

  更多相關(guān)文章： TiO_2/FeTiO_3 TiO_2/SrTiO_3 H-TiO_2/SrTiO_3 光催化

【摘要】：鈦酸鹽類(lèi)的催化劑由于其廉價(jià)和穩(wěn)定而備受關(guān)注,但是對(duì)太陽(yáng)光的利用率低,光催化過(guò)程中產(chǎn)生的電子和空穴容易重組等缺點(diǎn)限制了它的應(yīng)用。我們合成的含有鈦酸鹽的復(fù)合材料,可以很好的克服其缺點(diǎn),異質(zhì)結(jié)構(gòu)的構(gòu)建不僅可以拓寬催化劑對(duì)太陽(yáng)光的吸收范圍還可以促進(jìn)光生電子和空穴的分離,這類(lèi)催化劑在光催化領(lǐng)域有著較高的催化活性和穩(wěn)定性。本論文主要研究?jī)?nèi)容如下:1.設(shè)計(jì)了連續(xù)的兩步溶劑熱的方法合成了分級(jí)結(jié)構(gòu)TiO_2/FeTiO_3空心球異質(zhì)結(jié)復(fù)合材料。首先形成了鈦甘油前驅(qū)體(Ti-Gly),之后向生成的Ti-Gly前驅(qū)體中加入硝酸鐵,經(jīng)過(guò)一個(gè)瓦爾德熟化的過(guò)程形成了鈦鐵甘油前驅(qū)體(Ti-Gly-Fe),之后在空氣下焙燒,形成了分級(jí)結(jié)構(gòu)TiO_2/FeTiO_3空心球異質(zhì)結(jié)。改變反應(yīng)體系中鈦和鐵的摩爾比例可以形成不同組分的材料,還可以改變反應(yīng)時(shí)間來(lái)探究其生長(zhǎng)機(jī)理。催化劑在光催化分解水制氧和降解有機(jī)污染物中表現(xiàn)出較好的催化活性。2.通過(guò)兩步連續(xù)的溶劑熱反應(yīng)合成了TiO_2/SrTiO_3多孔微球復(fù)合材料,我們?cè)诘谝徊胶铣傻腡i-Gly體系中加入硝酸鍶,通過(guò)一個(gè)溶劑熱的反應(yīng)生成了Ti-Gly-Sr前驅(qū)體,煅燒后形成TiO_2/SrTiO_3多孔微球復(fù)合材料。在第二步溶劑熱中,通過(guò)調(diào)節(jié)鈦與鍶的反應(yīng)摩爾比以及反應(yīng)的溶劑,可以對(duì)復(fù)合物的組分以及形貌進(jìn)行調(diào)控,進(jìn)而提高了催化劑分解水制氫活性。3.在原有合成TiO_2/SrTiO_3多孔微球復(fù)合物方法的基礎(chǔ)上,將TiO_2/SrTiO_3進(jìn)行氫化處理得到了氫化的TiO_2/SrTiO_3(H-TiO_2/SrTiO_3)。在氫化的過(guò)程中,改變氫化的時(shí)間以及溫度,可以探究不同的Ti3+和氧空位的量在光催化反應(yīng)中對(duì)催化劑活性的影響。合適的氧空位和Ti3+的量有利于光催化反應(yīng)的進(jìn)行,不僅可以促進(jìn)光生電對(duì)的分離還可以增加催化劑對(duì)可見(jiàn)光的吸收,進(jìn)一步提高催化劑的可見(jiàn)光制氫活性。
【關(guān)鍵詞】：TiO_2/FeTiO_3 TiO_2/SrTiO_3 H-TiO_2/SrTiO_3 光催化
【學(xué)位授予單位】：黑龍江大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類(lèi)號(hào)】：O643.36;TQ116.2
【目錄】：

• 中文摘要3-4
• Abstract4-9
• 第1章 緒論9-26
• 1.1 光催化技術(shù)的應(yīng)用9-14
• 1.1.1 半導(dǎo)體材料光催化原理9-10
• 1.1.2 光催化反應(yīng)的主要應(yīng)用10-14
• 1.2 可見(jiàn)光催化劑的分類(lèi)14-15
• 1.2.1 半導(dǎo)體異質(zhì)結(jié)光催化劑15
• 1.3 幾種光催化劑簡(jiǎn)介15-24
• 1.3.1 TiO_2光催化劑簡(jiǎn)介15-20
• 1.3.2 SrTiO_3的簡(jiǎn)介及應(yīng)用20-22
• 1.3.3 FeTiO_3的簡(jiǎn)介及相關(guān)研究進(jìn)展22-24
• 1.4 選題背景24-25
• 1.5 本課題的研究?jī)?nèi)容25-26
• 第2章 實(shí)驗(yàn)材料和表征方法26-30
• 2.1 實(shí)驗(yàn)試劑26
• 2.2 實(shí)驗(yàn)儀器和設(shè)備26-27
• 2.3 表征方法及原理27-28
• 2.3.1 廣角X射線(xiàn)粉末衍射 (XRD)27
• 2.3.2 掃描電子顯微鏡 (SEM)27
• 2.3.3 透射電子顯微鏡 (TEM)27-28
• 2.3.4 X射線(xiàn)光電子能譜 (XPS)28
• 2.3.5 電化學(xué)阻抗譜 (EIS)28
• 2.3.6 紫外-可見(jiàn)光譜 (UV-visible spectroscopy)28
• 2.3.7 普林斯頓電化學(xué)工作站 (Princeton electrochemical workstation)28
• 2.3.8 熒光檢測(cè)器 (Fluorescence Spectrophotometer)28
• 2.4 性能測(cè)試28-30
• 2.4.1 光催化分解水制氫28-29
• 2.4.2 光催化降解有機(jī)污染物29-30
• 第3章 分級(jí)結(jié)構(gòu)TiO_2/FeTiO_3空心球的可控合成及其可見(jiàn)光催化性能的研究30-43
• 3.1 引言30-31
• 3.2 實(shí)驗(yàn)部分31-32
• 3.2.1 分級(jí)結(jié)構(gòu)TiO_2/FeTiO_3空心球的可控合成31
• 3.2.2 TiO_2/FeTiO_3的可見(jiàn)光催化性能31-32
• 3.3 結(jié)果與討論32-42
• 3.3.1 TiO_2/FeTiO_3催化劑的表征及其性能測(cè)試32-42
• 3.4 本章小結(jié)42-43
• 第4章 TiO_2/SrTiO_3多孔微球復(fù)合材料的制備及分解水析氫性能研究43-52
• 4.1 引言43
• 4.2 實(shí)驗(yàn)部分43-44
• 4.2.1 TiO_2/SrTiO_3多孔微球的制備43-44
• 4.2.2 TiO_2/SrTiO_3可見(jiàn)光催化性能44
• 4.3 結(jié)果與表征44-51
• 4.3.1 TiO_2/SrTiO_3催化劑的表征44-49
• 4.3.2 TiO_2/SrTiO_3催化劑可見(jiàn)光分解水制氫49-51
• 4.4 本章小結(jié)51-52
• 第5章 氫化的TiO_2/SrTiO_3多孔微球高效光催化劑的制備52-63
• 5.1 引言52
• 5.2 實(shí)驗(yàn)部分52-53
• 5.2.1 氫化的TiO_2/SrTiO_3多孔微球催化劑的制備52-53
• 5.2.2 氫化的TiO_2/SrTiO_3可見(jiàn)光催化性能53
• 5.3 結(jié)果與表征53-62
• 5.3.1 氫化的TiO_2/SrTiO_3多孔微球催化劑的表征53-59
• 5.3.2 氫化的TiO_2/SrTiO_3分解水產(chǎn)氫性能測(cè)試59-62
• 5.4 本章小結(jié)62-63
• 結(jié)論63-64
• 參考文獻(xiàn)64-75
• 致謝75-76
• 攻讀士學(xué)位期間發(fā)表的論文76-77

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