隨著社會的進步和科技的發(fā)展,環(huán)境污染和能源危機日益嚴重。為了解決這些問題,研究者在自然界中的光合作用啟發(fā)下研究光催化反應和光催化半導體。在眾多光催化材料中,二氧化鈦因無毒、環(huán)境友好、成本低廉、理化性能穩(wěn)定以及催化氧化能力強等優(yōu)點,被認為是最具應用前景的光催化劑。但Ti O₂存在可見光響應弱、電子空穴易復合問題,嚴重制約了其廣泛應用。本論文通過形貌尺寸改變、離子摻雜、復合結構構建等方法制備Ti O₂光催化材料,詳細探討原料配方、工藝條件、工藝參數(shù)、形貌、結構、光催化性能之間的關系,為開發(fā)高效率、高性能Ti O₂光催化劑提供新的思路和途徑,對促進Ti O₂的實際應用具有的社會經(jīng)濟意義。首先,搭建基本合成框架,以硫酸氧鈦為原料、去離子水與正丙醇的混合溶液為溶劑,采用溶劑熱法一步制備二氧化鈦,研究了溶劑熱溫度和溶劑熱時間對Ti O₂微觀形貌和光催化性能的影響。結果表明,得到的Ti O₂微球形貌規(guī)則、分散性好,反應溫度為90°C、時間為14 h時制得的樣品性能最好,... 

【文章來源】：華南理工大學廣東省 211工程院校 985工程院校 教育部直屬院校

【文章頁數(shù)】：96 頁

【學位級別】：碩士

【部分圖文】：

構成二氧化鈦的鈦氧八面體示意圖

第一章緒論3h++e-→heat(1.2)h++OH-→(·OH）(1.3)e-+O2→(·O2-）(1.4)(·OH）+pollutant→CO2+H2O(1.5)(·O2-）+pollutant→CO2+H2O(1.6)其中式（1.1）和（1.2）是光生電子和空穴產(chǎn)生及復合的過程，式（1.3）和（1.4）是產(chǎn)生活性物質超氧自由基和羥基自由基的過程，式（1.5）和（1.6）是活性物種與吸附的污染物發(fā)生氧化還原反應，將其礦化成CO2和H2O的過程。圖1-2二氧化鈦光催化的基本原理示意圖Fig.1-2IllustrationofphotocatalyticactiveTiO2光催化反應的發(fā)生，首先取決于入射光對半導體材料的激發(fā)，隨著半導體禁帶寬度的不同，所需的入射光能量和波長也有所不同。實際上，在禁帶寬度和入射光波長之間存在關系式：λg(nm)=1240/Eg(eV)(1.7)由此可知，光吸收范圍取決于半導體的禁帶寬度。當禁帶寬度越窄，入射光波長越大，能使材料發(fā)生催化反應的波長范圍就越寬。銳鈦礦型和金紅石型TiO2的禁帶寬度分別為3.2eV和3.0eV，計算得出最大吸收波長分別為387nm和413nm，因此TiO2對可見光響應弱甚至沒有響應[21]。此外，參見式（1.2），光生電子-空穴極易復合，低下的電荷分離效率嚴重影響了氧化還原反應（圖1-2途徑A和B）。這兩大因素對TiO2光催化材料的應用具有極大限制。因此，尋求各種手段窄化禁帶寬度、促進光生電子-空穴對的分離，是我們要解決的根本問題。

第一章緒論5求高，且該方法重復性略差[31]。目前，研究者們已經(jīng)利用水熱/溶劑熱法制備出了不同微觀形貌的TiO2，如一維的納米線、納米管，二維的納米片、納米帶，三維的花狀、蛋黃狀等結構[32-36]。圖1-3溶劑熱法制備的TiO2納米管的SEM和TEM圖:(a)(b)煅燒前，(c)(d)500°C煅燒后[33]Fig.1-3SEMandTEMimagesoftheCNTs/TiO2before(a,b)andafter(c,d)calcinationat500°C

【參考文獻】：
期刊論文
[1]Ni納米粒子作為電子轉移劑和NiSx作為產(chǎn)氫界面活性位協(xié)同增強TiO2光催化制氫性能（英文）[J]. 王蘋,徐順秋,陳峰,余火根.  催化學報. 2019(03)

博士論文
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[2]多形貌納米TiO2的可控合成和TiO2基復合光催化劑的制備及表征[D]. 李巍.中國地質大學(北京) 2019
[3]基于二氧化鈦空心復合材料的制備及其光催化性能研究[D]. 王明貴.揚州大學 2017
[4]二氧化鈦功能納米光催化劑的制備及對環(huán)境有機污染物的降解行為研究[D]. 姜志鋒.江蘇大學 2016
[5]仿生超疏水納米材料/聚氨酯涂層的研究[D]. 喻華兵.太原理工大學 2014
[6]聚苯胺/半導體金屬氧化物基光敏材料的制備及其光電器件的設計[D]. 楊圣雪.東北師范大學 2013
[7]二氧化鈦基光催化材料的微結構調控與性能增強[D]. 向全軍.武漢理工大學 2012
[8]二氧化鈦基復合光催化材料的制備及其性能研究[D]. 王文廣.武漢理工大學 2012
[9]新型光催化納米材料的分等級組裝、改性及其活性[D]. 劉升衛(wèi).武漢理工大學 2009
[10]微細球形TiO2可控制備過程及其動力學研究[D]. 扈玫瓏.重慶大學 2009

碩士論文
[1]水熱法制備納米二氧化鈦的形貌調控及其光催化性能研究[D]. 陸祥坤.吉林大學 2019
[2]鎢酸鉍/介孔二氧化鈦納米管復合光催化劑對重金屬—鄰苯二甲酸酯的協(xié)同處理研究[D]. 何廣英.華南理工大學 2019
[3]Au、Cu及Cu氧化物修飾對TiO2光催化活性的影響[D]. 鄧鵬.電子科技大學 2019
[4]Ag、Bi修飾TiO2光催化降解甲苯的性能及機理研究[D]. 賴苗.陜西科技大學 2019
[5]NiO/Ni/TiO2和Ni（OH）2/Pt/TiO2納米復合材料的制備及其光解水制氫性能的研究[D]. 任曉晨.哈爾濱工程大學 2019
[6]氮摻雜二氧化鈦/生物炭的制備及其光催化性能的研究[D]. 史良于.西北大學 2018
[7]納米二氧化鈦的制備、改性及光催化性能研究[D]. 安青珍.河北大學 2011



本文編號：3570776