本文關(guān)鍵詞：基于黑色二氧化鈦的材料制備及性能研究

  更多相關(guān)文章： 黑色二氧化鈦 氧化石墨烯 碳 硅 氧化鉍 光催化

【摘要】：隨著社會(huì)的發(fā)展和能源的消耗,環(huán)境污染問(wèn)題越來(lái)越嚴(yán)重。半導(dǎo)體光催化劑是解決該問(wèn)題的一個(gè)有效手段。二氧化鈦?zhàn)鳛橐环N多功能半導(dǎo)體材料,具有無(wú)毒,廉價(jià),耐腐蝕,有效利用紫外光光催化等優(yōu)異性質(zhì)。但是由于其高的禁帶寬度(銳鈦礦3.2e V)和快的電子空穴復(fù)合速率,使其光催化性能受到較大的限制。黑色二氧化鈦的出現(xiàn)極大的改善了傳統(tǒng)二氧化鈦的這兩個(gè)劣勢(shì),使其在可見(jiàn)光照射下表現(xiàn)出較好的光催化性能。盡管如此,由于單一相的二氧化鈦很難滿足實(shí)際應(yīng)用的需要,因此發(fā)展黑色二氧化鈦基的復(fù)合材料具有非常重要的理論和應(yīng)用意義。根據(jù)現(xiàn)有的報(bào)道,黑色二氧化鈦的主要制備方法是通過(guò)氫氣還原,本文采用一種非氫化的簡(jiǎn)單的方法成功制備出黑色二氧化鈦及黑色二氧化鈦基的復(fù)合材料,具體內(nèi)容如下:一.以鈦酸四丁酯為鈦源制備出黑色二氧化鈦。測(cè)試結(jié)果表明,該黑色二氧化鈦具有很強(qiáng)的可見(jiàn)光吸收能力和較低的電子空穴復(fù)合率,在可見(jiàn)光照射下表現(xiàn)出優(yōu)異的光催化性能。并且,煅燒時(shí)的氣密性影響氧空位帶形成的位置,對(duì)光催化性能有極大的影響。二.利用制備黑色二氧化鈦過(guò)程中的膠狀物為二氧化鈦前驅(qū),將氧化石墨烯與其攪拌均勻,通過(guò)煅燒得到氧化石墨烯/核殼結(jié)構(gòu)二氧化鈦復(fù)合物。相較于單一的黑色二氧化鈦,該復(fù)合物的可見(jiàn)光光催化性能有了較大的提高。并且在氮?dú)庵徐褵龝r(shí),二氧化鈦與氧化石墨烯可以成功的復(fù)合,而在空氣中煅燒時(shí),氧化石墨烯作為碳源摻雜進(jìn)入二氧化鈦。三.通過(guò)增加復(fù)合物的類別嘗試進(jìn)一步提高光降解能力,以碳,硅,黑色二氧化鈦為前驅(qū),進(jìn)行混合煅燒,成功制備出碳/硅/核殼結(jié)構(gòu)二氧化鈦復(fù)合物。由于硅和二氧化鈦的交疊,二氧化鈦的核殼結(jié)構(gòu)不能被HRTEM分辨,但是EPR和XPS的結(jié)果表明了它的存在。碳和硅的存在促進(jìn)了電子和空穴的轉(zhuǎn)移和分離。二氧化鈦中大量的氧空位在抑制自身激發(fā)和轉(zhuǎn)移的電子的復(fù)合具有重要作用。三價(jià)鈦,碳和硅的協(xié)同作用造成了該復(fù)合物極好的可見(jiàn)光光催化活性。四.通過(guò)碳還原氧化鉍嘗試制備Bi_2O_3@Bi,利用鉍的等離子共振現(xiàn)象抑制二氧化鈦和氧化鉍的電子空穴復(fù)合。適量的碳和氧化鉍與黑色二氧化鈦前驅(qū)在氮?dú)鈿夥障禄旌响褵晒χ苽涑鯟/Bi_2O_3@Bi/Ti O2@Ti O2-x復(fù)合物。該復(fù)合物具有好的可見(jiàn)光光降解能力。在空氣中煅燒時(shí),由于碳容易在空氣中氧化,所以不能將氧化鉍還原為鉍。此外,根據(jù)XRD,拉曼,XPS的結(jié)果,碳摻雜進(jìn)入復(fù)合物,并且Bi_2O_3-x被二氧化鈦包裹。五.通過(guò)改變煅燒前的前驅(qū)體,制備核殼結(jié)構(gòu)二氧化鈦,并探究其形成機(jī)理。根據(jù)樣品間的對(duì)比發(fā)現(xiàn),尿素和鹽酸的比例決定了水解程度和所得二氧化鈦殼的厚度。
【關(guān)鍵詞】：黑色二氧化鈦 氧化石墨烯 碳 硅 氧化鉍 光催化
【學(xué)位授予單位】：新疆大學(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2-4
• Abstract4-9
• 第一章 研究背景9-20
• 1.1 引言9
• 1.2 光催化機(jī)理9-11
• 1.3 二氧化鈦改性研究11-12
• 1.3.1 貴金屬表面沉積法11
• 1.3.2 金屬/非金屬離子摻雜法11-12
• 1.3.3 半導(dǎo)體復(fù)合法12
• 1.4 黑色二氧化鈦發(fā)展研究概述12
• 1.5 研究?jī)?nèi)容12-13
• 參考文獻(xiàn)13-20
• 第二章 黑色二氧化鈦的制備及性能研究20-33
• 2.1 引言20
• 2.2 實(shí)驗(yàn)部分20-21
• 2.2.1 化學(xué)試劑20
• 2.2.2 實(shí)驗(yàn)過(guò)程20-21
• 2.2.3 儀器表征21
• 2.3 結(jié)果分析21-30
• 2.3.1 X射線衍射和拉曼光譜分析21-22
• 2.3.2 X射線光電子能譜分析22-25
• 2.3.3 紅外光譜和飛行時(shí)間二次離子質(zhì)譜分析25-26
• 2.3.4 形貌分析26-27
• 2.3.5 紫外可見(jiàn)光譜和熒光光譜分析27-28
• 2.3.6 光催化降解與機(jī)理分析28-30
• 2.4 本章小結(jié)30
• 參考文獻(xiàn)30-33
• 第三章 GO/TiO_2@TiO_2-x復(fù)合材料的制備及性能研究33-46
• 3.1 引言33-34
• 3.2 實(shí)驗(yàn)部分34-35
• 3.2.1 化學(xué)試劑34
• 3.2.2 實(shí)驗(yàn)過(guò)程34
• 3.2.3 儀器表征34-35
• 3.3 結(jié)果分析35-42
• 3.3.1 X射線衍射和拉曼光譜分析35-36
• 3.3.2 形貌分析36
• 3.3.3 紅外光譜與紫外可見(jiàn)光譜分析36-37
• 3.3.4 電子順磁共振37-38
• 3.3.5 X射線光電子能譜和熒光光譜分析38-40
• 3.3.6 光催化降解與機(jī)理分析40-42
• 3.4 本章小結(jié)42
• 參考文獻(xiàn)42-46
• 第四章 C/Si/TiO_2@TiO_2-x復(fù)合材料的制備及性能研究46-58
• 4.1 引言46-47
• 4.2 實(shí)驗(yàn)部分47-48
• 4.2.1 化學(xué)試劑47
• 4.2.2 實(shí)驗(yàn)過(guò)程47-48
• 4.2.3 儀器表征48
• 4.3 結(jié)果分析48-54
• 4.3.1 X射線衍射和拉曼光譜分析48-49
• 4.3.2 形貌分析49-50
• 4.3.3 紅外光譜與紫外可見(jiàn)光譜分析50-51
• 4.3.4 電子順磁共振和X射線光電子能譜51-53
• 4.3.5 熒光光譜分析,光催化降解與機(jī)理分析53-54
• 4.4 本章小結(jié)54-55
• 參考文獻(xiàn)55-58
• 第五章 Bi_2O_3@Bi/TiO_2@TiO_2-x/C復(fù)合材料的制備及性能研究58-68
• 5.1 引言58
• 5.2 實(shí)驗(yàn)部分58-59
• 5.2.1 化學(xué)試劑58
• 5.2.2 實(shí)驗(yàn)過(guò)程58-59
• 5.2.3 儀器表征59
• 5.3 結(jié)果分析59-64
• 5.3.1 X射線衍射和拉曼光譜分析59-60
• 5.3.2 X射線光電子能譜和電子順磁共振60-62
• 5.3.3 形貌分析62-64
• 5.3.4 熒光光譜分析和光催化降解64
• 5.4 本章小結(jié)64-65
• 參考文獻(xiàn)65-68
• 第六章 TiO_2@TiO_2-x材料的制備及形成機(jī)制研究68-77
• 6.1 引言68-69
• 6.2 實(shí)驗(yàn)部分69-70
• 6.2.1 化學(xué)試劑69
• 6.2.2 實(shí)驗(yàn)過(guò)程69
• 6.2.3 儀器表征69-70
• 6.3 結(jié)果分析70-75
• 6.3.1 X射線衍射和形貌分析70
• 6.3.2 光吸收和電子順磁共振70-71
• 6.3.3 X射線光電子能譜71-73
• 6.3.4 形成機(jī)制研究73-74
• 6.3.5 光催化表現(xiàn)74-75
• 6.4 本章小結(jié)75
• 參考文獻(xiàn)75-77
• 第七章 工作總結(jié)與展望77-79
• 7.1 工作總結(jié)77-78
• 7.2 展望78-79
• 致謝79-80
• 附錄80-81

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