發(fā)布時間：2017-10-05 18:53

  本文關(guān)鍵詞：水熱法制備二氧化鈦和其氧化鋅納米復(fù)合材料及光催化性能研究

  更多相關(guān)文章： 水熱法 TiO_2納米材料 TiO_2/ZnO納米復(fù)合材料 光催化

【摘要】：二氧化鈦(TiO_2)是一種重要的光催化劑,具有氧化能力強、化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定、無毒、價格低廉等特點,在空氣凈化和水污染處理等方面表現(xiàn)出較大的研究價值。將其與其他半導(dǎo)體材料復(fù)合可以進一步提高其光催化性能。采用水熱法制備了TiO_2納米材料以及二氧化鈦/氧化鋅(TiO_2/ZnO)納米復(fù)合材料,利用XRD、SEM、UV-vis等手段對其結(jié)構(gòu)、微觀形貌和光學(xué)性質(zhì)進行了表征。以光催化降解羅丹明B溶液的降解率為指標,對其光催化性能進行了研究。首先采用水熱法,通過正交實驗成功制備本征TiO_2納米材料,以光催化降解羅丹明B溶液的降解率為指標,應(yīng)用極差分析法,得出了前驅(qū)體溶液pH值是影響TiO_2納米材料光催化性能的最重要因素,并且優(yōu)化了制備工藝參數(shù)。進一步研究發(fā)現(xiàn),羅丹明B溶液初始濃度越低,TiO_2樣品光催化效率越高；羅丹明B溶液為弱酸性時,TiO_2樣品光催化效率較高；催化劑投放量在1.0～2.0g/L之間時,TiO_2樣品的光催化效率較高。其次,基于優(yōu)化工藝參數(shù)下制備的本征TiO_2納米材料,成功制備了TiO_2/ZnO納米復(fù)合材料。TiO_2/ZnO納米復(fù)合材料紫外可見光吸收測試結(jié)果顯示：與TiO_2納米材料的紫外可見光吸收光譜相比,該材料的吸收光譜發(fā)生了明顯的紅移,表明ZnO的復(fù)合拓展了樣品的光吸收范圍；TiO_2/ZnO納米復(fù)合材料的PL光譜測試結(jié)果顯示：該材料的發(fā)光強度低于TiO_2納米材料的發(fā)光強度,表明TiO_2/ZnO納米復(fù)合材料對光生載流子的復(fù)合起到了抑制作用。對所制備的復(fù)合樣品進行光催化實驗,結(jié)果顯示：Ti與Zn的摩爾比為100：10時,復(fù)合樣品的光催化性能相比本實驗中其他樣品為最佳,其在紫外光和可見光下的光催化效率均高于本征TiO_2納米材料。最后,對金屬離子摻雜TiO_2/ZnO納米復(fù)合材料的光催化性能進行了初步探索,研究發(fā)現(xiàn)1%的鐵(Fe)離子摻雜提高了TiO_2/ZnO材料的光催化性能,而1%的鑭(La)離子摻雜對TiO_2/ZnO材料的光催化性能有所抑制。
【關(guān)鍵詞】：水熱法 TiO_2納米材料 TiO_2/ZnO納米復(fù)合材料 光催化
【學(xué)位授予單位】：西北大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：O643.36
【目錄】：

• 摘要4-5
• Abstract5-10
• 第一章 緒論10-20
• 1.1 引言10-11
• 1.2 TiO_2納米材料概述11-15
• 1.2.1 TiO_2的晶體結(jié)構(gòu)11-12
• 1.2.2 TiO_2的光催化機理12-13
• 1.2.3 TiO_2納米材料的制備方法13-14
• 1.2.4 提高材料光催化效率的方法14-15
• 1.3 ZnO納米材料概述15-16
• 1.4 TiO_2/ZnO納米復(fù)合材料的研究進展16-17
• 1.5 主要工作與研究內(nèi)容17-20
• 第二章 實驗方法設(shè)計與樣品表征方法20-28
• 2.1 實驗試劑與儀器20-21
• 2.2 工藝流程與反應(yīng)機理21-23
• 2.2.1 TiO_2納米材料制備的工藝流程與反應(yīng)機理21-22
• 2.2.2 TiO_2/ZnO納米復(fù)合材料制備的工藝流程與反應(yīng)機理22-23
• 2.3 樣品的測試與表征方法23-24
• 2.3.1 X射線衍射分析23
• 2.3.2 掃描電子顯微鏡23
• 2.3.3 X射線能量色散譜23-24
• 2.3.4 光致發(fā)光譜24
• 2.3.5 紫外可見光光譜24
• 2.4 光催化活性實驗24-27
• 2.4.1 光催化降解有機物的選定24-25
• 2.4.2 實驗方法25-26
• 2.4.3 光催化活性的評價方法26-27
• 2.5 本章小結(jié)27-28
• 第三章 水熱法制備TiO_2納米材料及其光催化性能研究28-48
• 3.1 水熱法制備TiO_2納米材料正交實驗設(shè)計28-30
• 3.1.1 正交實驗設(shè)計28-29
• 3.1.2 制備過程29-30
• 3.2 TiO_2納米材料的表征30-34
• 3.2.1 TiO_2納米材料的物相表征30-33
• 3.2.2 TiO_2納米材料的光催化性能表征33-34
• 3.3 正交實驗結(jié)果分析及工藝優(yōu)化34-38
• 3.4 優(yōu)化工藝38-41
• 3.5 TiO_2納米材料光催化性能的影響因素41-45
• 3.5.1 染料初始濃度對TiO_2光催化效率的影響41-42
• 3.5.2 羅丹明B溶液初始pH值對TiO_2光催化效率的影響42-43
• 3.5.3 TiO_2使用量對光催化效率的影響43
• 3.5.4 不同光源對TiO_2光催化效率的影響43-44
• 3.5.5 不同染料對TiO_2光催化效率的影響44-45
• 3.6 本章小結(jié)45-48
• 第四章 TiO_2/ZnO納米復(fù)合材料的制備及其光催化性能的研究48-62
• 4.1 TiO_2/ZnO納米復(fù)合材料的制備48
• 4.1.1 制備過程48
• 4.1.2 不同復(fù)合比例的復(fù)合材料的制備48
• 4.2 TiO_2/ZnO納米復(fù)合材料的表征與分析48-52
• 4.2.1 TiO_2/ZnO納米復(fù)合材料的XRD表征48-50
• 4.2.2 TiO_2/ZnO納米復(fù)合材料的SEM表征50
• 4.2.3 TiO_2/ZnO納米復(fù)合材料的EDS表征50
• 4.2.4 TiO_2/ZnO納米復(fù)合材料的光學(xué)性能表征50-52
• 4.3 TiO_2/ZnO納米復(fù)合材料的光催化性能研究52-54
• 4.4 金屬離子摻雜TiO_2/ZnO納米復(fù)合材料的制備及其光催化性能的研究54-60
• 4.4.1 制備過程54-55
• 4.4.2 金屬離子摻雜TiO_2/ZnO納米復(fù)合材料的表征55-59
• 4.4.3 金屬離子摻雜TiO_2/ZnO納米復(fù)合材料可見光照射下光催化性能研究59-60
• 4.6 本章小結(jié)60-62
• 第五章 總結(jié)與展望62-64
• 5.1 工作總結(jié)62-63
• 5.2 今后工作展望63-64
• 參考文獻64-72
• 攻讀碩士學(xué)位期間取得的學(xué)術(shù)成果72-74
• 致謝74

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