本文關(guān)鍵詞：銀摻雜多孔二氧化鈦的制備、表征和光催化性能的研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：納米氧化鈦?zhàn)鳛榘雽?dǎo)體光催化劑有廣泛的應(yīng)用范圍,但存在光能利用率低且光生電子空穴復(fù)合率高的缺陷。針對(duì)這兩個(gè)缺陷,本文通過造孔和摻雜的手段來提高氧化鈦的光催化活性。利用以PEG-1000為模板劑,采用溶膠凝膠法制備多孔二氧化鈦,并通過正交實(shí)驗(yàn)法優(yōu)選多孔氧化鈦的制備條件。再利用紫外光還原法在多孔氧化鈦中進(jìn)行銀摻雜,篩選銀摻雜多孔氧化鈦的制備條件。對(duì)所制備樣品進(jìn)行多種表征:靜態(tài)氮吸附儀(BET)、X射線粉末衍射、掃描電子顯微鏡(SEM)、傅里葉紅外光譜儀(FT-IR)和紫外可見分光光度計(jì)(UV-Vis)等。最后對(duì)銀摻雜樣品的光催化條件進(jìn)行優(yōu)化,并進(jìn)行動(dòng)力學(xué)研究。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明:多孔氧化鈦的最佳制備條件是n(水):n(鈦酸丁酯)=10:1,n(PEG):n(鈦酸丁酯)=0.25:1,馬弗爐中450℃煅燒3h。多孔氧化鈦的比表面積為33.9899m2/g,孔容為0.1583m L/g,平均孔徑為9.4nm;其XRD圖顯示出銳鈦礦相為主,粒徑為16.7nm;SEM中可觀察到多孔氧化鈦是球型顆粒。50m L,10mg/L的甲基橙溶液在紫外燈照射下自制多孔TiO_2能在120min內(nèi)降解完全。銀摻雜多孔氧化鈦的最優(yōu)條件:摻銀量為1.5%,紫外光照還原的時(shí)間為7min。1.5%Ag-TiO_2樣品測(cè)試的比表面積為6.5183 m2/g,孔容為0.1442m L/g,平均孔徑為1.0nm;吸收峰在紫外可見譜發(fā)生明顯紅移;XRD圖顯示銀的摻入沒有改變銳鈦礦相,但是抑制了金紅石的生成,粒徑約為12.6nm。利用1.5%Ag-TiO_2樣品80min內(nèi)在紫外光和可見光下的降解率分別達(dá)到99.99%和93.35%。銀的摻入改善了多孔氧化鈦的結(jié)構(gòu),使光吸收能力增強(qiáng),光吸收范圍拓寬,提高太陽能利用率。1.5%Ag-TiO_2樣品光催化降解反應(yīng)的最優(yōu)條件是:降解時(shí)間紫外光為80min,可見光為100min,催化劑使用量為4g/L,甲基橙溶液c0=10mg/L。堿性條件下溶液pH值越大,酸性條件下溶液pH值越小,光催化性越好,且酸性優(yōu)于堿性。加入雙氧水也可以提高光催化活性。本文還針對(duì)甲基橙溶液在紫外光條件下降解反應(yīng)的動(dòng)力學(xué)進(jìn)行研究,發(fā)現(xiàn)光催化反應(yīng)符合動(dòng)力學(xué)準(zhǔn)一級(jí)反應(yīng)模型。
【關(guān)鍵詞】：光催化劑 多孔氧化鈦 銀摻雜氧化鈦 甲基橙 光催化性能
【學(xué)位授予單位】：中北大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：O643.36;TQ134.11
【目錄】：

• 摘要4-6
• Abstract6-11
• 1 緒論11-27
• 1.1 納米半導(dǎo)體材料簡況11-15
• 1.1.1 納米半導(dǎo)體材料的研究現(xiàn)狀12-13
• 1.1.2 納米半導(dǎo)體材料的光催化性13-15
• 1.2 納米TiO_2材料15-24
• 1.2.1 納米TiO_2的光催化性及機(jī)理17-18
• 1.2.2 納米TiO_2的制備方法18-20
• 1.2.3 納米TiO_2的改性20-22
• 1.2.4 納米TiO_2的應(yīng)用22-24
• 1.3 多孔TiO_2材料的研究現(xiàn)狀24-25
• 1.4 論文研究目的、意義和主要研究內(nèi)容25-27
• 1.4.1 論文研究目的、意義25-26
• 1.4.2 論文主要研究內(nèi)容26-27
• 2 多孔TiO_2的制備、表征和光催化性能評(píng)價(jià)27-45
• 2.1 引言27-28
• 2.2 實(shí)驗(yàn)制備過程28-32
• 2.2.1 儀器、藥品28-29
• 2.2.2 多孔TiO_2的制備29
• 2.2.3 光催化性能實(shí)驗(yàn)29-31
• 2.2.4 樣品測(cè)試與表征31-32
• 2.3 多孔TiO_2制備條件優(yōu)選32-41
• 2.3.1 模板劑的影響32-34
• 2.3.2 模板劑(PEG-1000)用量的影響34-35
• 2.3.3 蒸餾水用量的影響35-36
• 2.3.4 煅燒溫度影響36-38
• 2.3.5 煅燒時(shí)間影響38-39
• 2.3.6 正交實(shí)驗(yàn)39-41
• 2.4 多孔TiO_2表征41-44
• 2.4.1 多孔TiO_2比表面積及孔徑分析41-42
• 2.4.2 多孔TiO_2 XRD分析42-43
• 2.4.3 多孔TiO_2電鏡分析(SEM)43
• 2.4.4 多孔TiO_2 UV-Vis DRS分析43-44
• 2.5 本章小結(jié)44-45
• 3 銀摻雜多孔TiO_2的制備、表征和光催化性能評(píng)價(jià)45-56
• 3.1 引言45
• 3.2 實(shí)驗(yàn)制備過程45-46
• 3.2.1 儀器、藥品45-46
• 3.2.2 銀摻雜多孔TiO_2的制備46
• 3.3 實(shí)驗(yàn)結(jié)果與討論46-55
• 3.3.1 不同制備方法的銀摻雜樣品光催化性能評(píng)價(jià)46-48
• 3.3.2 摻銀量對(duì)光催化性的影響48-49
• 3.3.3 紫外光照還原時(shí)間對(duì)光催化性的影響49-50
• 3.3.4 FI-IR光譜分析50-51
• 3.3.5 UV-Vis DRS分析51-52
• 3.3.6 比表面及孔徑分析52-53
• 3.3.7 SEM分析53-54
• 3.3.8 XRD分析54-55
• 3.4 本章小結(jié)55-56
• 4 光催化降解甲基橙條件的探究56-65
• 4.1 引言56
• 4.2 實(shí)驗(yàn)藥品及過程56-57
• 4.3 不同降解反應(yīng)條件對(duì)光催化性的影響57-62
• 4.3.1 光催化降解時(shí)間57-58
• 4.3.2 光催化劑的用量58-59
• 4.3.3 甲基橙溶液的起始濃度59-60
• 4.3.4 pH值60-61
• 4.3.5 氧化劑H_2O_2的加入量61-62
• 4.4 催化劑用量對(duì)甲基橙光催化反應(yīng)的動(dòng)力學(xué)研究62-63
• 4.5 本章小結(jié)63-65
• 5 結(jié)論65-67
• 參考文獻(xiàn)67-73
• 攻讀碩士學(xué)位期間所取得的研究成果73-74
• 致謝74-75

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