本文關鍵詞： TiO_2納米粉末 摻雜 CoS納米材料 吸附 復合材料 光催化　出處：《湖南大學》2015年碩士論文　論文類型：學位論文

【摘要】：當今社會面臨的全球性的嚴重問題是工業(yè)化進程的加快隨之產生的環(huán)境污染和能源短缺。光催化降解污染物是一種有效的解決環(huán)境問題的方法。二氧化鈦作為典型的半導體光催化劑,具有化學性質穩(wěn)定、高催化活性、來源豐富、價廉易得和無二次污染等優(yōu)越的性能,近年來吸引了許多研究者的關注和重視。但是禁帶寬度較大和量子效率不高等問題限制了二氧化鈦在實際中的發(fā)展。大量實驗結果表明,通過對TiO_2進行改性研究可調控其在可見光下的光譜響應范圍,抑制光生載流子的復合幾率,提高量子效率和光催化活性。本文研究了控制水浴溫度,Ti~(3+)自摻雜和形成復合半導體等對二氧化鈦的表面形貌,化學組成,晶體結構和光催化性能的影響。主要結果如下:(1)采用直接水解法制備的TiO_2為銳鈦礦結構。通過不同的水浴溫度來控制TiO_2的表面形貌,晶粒尺寸以及光催化性能;當水浴溫度達到15℃時,二氧化鈦樣品在紫外光區(qū)和可見光區(qū)的吸收強度和光催化活性達到最大。采用氨水(NH3·H2O)作為媒介,鹽酸羥胺(NH2OH·HCl)作為還原劑,將水解法制備的純凈TiO_2樣品自摻雜Ti~(3+);根據(jù)甲基橙降解效率圖可證明適量的氨水能夠使得Ti~(3+)自摻雜的樣品顯示出最大的光催化性能。(2)用簡單化學水浴法制備出了具有吸附性能的片狀CoS納米材料。通過控制水浴溫度的變化來改變CoS的表面形貌,片狀的厚度以及比表面積的大小,從而達到控制樣品的吸附性能;當油浴溫度達到120℃時,CoS樣品的形狀更趨近于花狀,且片狀變得最薄,表現(xiàn)出了最強的吸附性能。(3)在90℃恒溫條件下調節(jié)加入的表面活性劑PEG劑量,成功制備出了高吸附性能的CoS納米材料,根據(jù)有機染料亞甲基藍和重金屬離子Pb2+、Cd2+的吸附效率可知當加入的PEG量為100mg時,所制備的CoS納米材料顯示出了最高性能,且進一步證明不管加入PEG量為多少,其吸附性能都明顯優(yōu)于恒溫下制備的純凈的CoS樣品。(4)采用沉淀法成功制備出CoS和TiO_2-CoS復合納米材料。CoS在紫外光照射下表現(xiàn)出了較強的光催化活性,將其與二氧化鈦復合,能夠顯著的提高二氧化鈦的光催化活性,這被歸因于復合結構能夠激發(fā)光生電子空穴對的快速分離。
[Abstract]:The serious global problem facing the society today is the environmental pollution and energy shortage resulting from the acceleration of industrialization. Photocatalytic degradation of pollutants is an effective solution to environmental problems. Type I semiconductor photocatalyst, With stable chemical properties, high catalytic activity, rich sources, cheap and easy to obtain, no secondary pollution and other superior properties, In recent years, many researchers have paid close attention to it. However, the large band gap and low quantum efficiency limit the development of titanium dioxide in practice. A large number of experimental results show that, The range of spectral response under visible light can be regulated by modifying TiO_2, and the recombination probability of photogenerated carriers can be inhibited. To improve quantum efficiency and photocatalytic activity, the surface morphology and chemical composition of TIO _ 2 by controlling water bath temperature and forming composite semiconductors have been studied. The main results are as follows: (1) TiO_2 prepared by direct hydrolysis method is anatase structure. The surface morphology, grain size and photocatalytic properties of TiO_2 are controlled by different water bath temperature. When the water bath temperature reached 15 鈩，

本文編號：1482821