目前,能源開采及利用過程中造成的生態(tài)破壞和工業(yè)化發(fā)展帶來的環(huán)境污染,成為威脅人類社會的兩個重大課題。因此,研發(fā)高效利用太陽能、生態(tài)環(huán)保的光電催化新材料和新技術(shù),解決環(huán)境污染和能源危機問題,成為全球研究的熱點和焦點。本文利用陽極氧化法在鈦基上制備了太陽光響應(yīng)型Ti02薄膜電極,并通過對電解液體系、氧化電壓和時間、煅燒溫度和方式等參數(shù)的研究,實現(xiàn)了此TiO2薄膜電極的可控制備,初步探討了此薄膜電極的生長機理:并在此基礎(chǔ)上考察了此TiO2薄膜電極的光電催化制氫效率,及對印染廢水的光電催化降解活性;最后對此Ti02薄膜電極的潛在生態(tài)風險進行了評價,為其安全使用提供了理論基礎(chǔ)和科學(xué)依據(jù)。本文得到的主要結(jié)果和結(jié)論如下:（1）太陽光響應(yīng)型Ti02薄膜電極的制備及生長機理通過系統(tǒng)地研究電解液成分、陽極氧化電壓和時間、煅燒溫度及方式等影響因素,確定了最優(yōu)制備條件。陽極氧化制備的氧化膜為無定型態(tài),400 ℃煅燒后轉(zhuǎn)化為銳鈦礦型,450 ℃出現(xiàn)銳鈦礦/金紅石混合晶型,600 ℃基本轉(zhuǎn)化為金紅石型。薄膜為松子狀結(jié)構(gòu),薄膜包含Ti、O、N、C四種元素,N元素以取代態(tài)、間隙態(tài)及分子吸附的方式摻雜在Ti02晶格。薄... 

【文章頁數(shù)】：112 頁

【學(xué)位級別】：博士

【文章目錄】：
摘要
Abstract
1 緒論
    1.1 研究背景
    1.2 國內(nèi)外研究進展
        1.2.1 納米TiO_2光催化材料概述
        1.2.2 TiO_2薄膜光催化材料的制備
        1.2.3 TiO_2薄膜光催化材料的改性
        1.2.4 TiO_2薄膜光電催化分解水制氫
        1.2.5 TiO_2薄膜光催化降解污染物
        1.2.6 TiO_2光催化材料生態(tài)風險評價
    1.3 研究目的與內(nèi)容
        1.3.1 研究目的
        1.3.2 研究內(nèi)容
        1.3.3 研究技術(shù)路線
2 材料與方法
    2.1 材料和試劑
    2.2 儀器與設(shè)備
    2.3 TiO_2薄膜電極的制備
    2.4 TiO_2薄膜電極結(jié)構(gòu)性能表征方法
        2.4.1 場發(fā)射掃描電子顯微鏡(FE-SEM)
        2.4.2 X射線衍射(XRD)
        2.4.3 拉曼光譜(Raman)
        2.4.4 X射線電子能譜(XPS)
        2.4.5 電子自旋共振(ESR)
        2.4.6 紫外-可見-近紅外吸收光譜(UV-vis-NIR)
        2.4.7 電化學(xué)性能測試
    2.5 TiO_2薄膜電極光電催化分解水制氫
        2.5.1 實驗裝置
        2.5.2 實驗方法
    2.6 TiO_2薄膜電極光電催化降解污染物
        2.6.1 實驗裝置
        2.6.2 實驗方法
    2.7 TiO_2薄膜電極潛在生態(tài)風險評價
        2.7.1 TiO_2薄膜電極對水稻的植物毒性研究
        2.7.2 TiO_2薄膜電極對斑馬魚幼魚的急性毒性研究
    2.8 數(shù)據(jù)處理與分析
3 太陽光響應(yīng)型TiO_2薄膜電極的制備及生長機理
    3.1 TiO_2薄膜電極的形貌結(jié)構(gòu)
        3.1.1 電解液體系對形貌結(jié)構(gòu)的影響
        3.1.2 陽極氧化電位對形貌結(jié)構(gòu)的影響
        3.1.3 陽極氧化時間對形貌結(jié)構(gòu)的影響
    3.2 TiO_2薄膜電極的晶型
        3.2.1 煅燒溫度對TiO_2薄膜電極晶型的影響
        3.2.2 煅燒方式對TiO_2薄膜電極晶型的影響
    3.3 TiO_2薄膜電極的化學(xué)組態(tài)
    3.4 TiO_2薄膜電極的晶格缺陷
    3.5 TiO_2薄膜電極的光吸收性能
    3.6 TiO_2薄膜電極的電化學(xué)性能
    3.7 TiO_2薄膜電極的生長機理
    3.8 TiO_2薄膜電極的太陽光響應(yīng)機制
    3.9 本章小結(jié)
4 太陽光響應(yīng)型TiO_2薄膜電極光電催化制氫性能與機制
    4.1 陰極材料對光電催化制氫的影響
    4.2 電解液對光電催化制氫的影響
    4.3 陽極氧化電解液體系對光電催化制氫的影響
    4.4 陽極氧化電壓和時間對光電催化制氫的影響
    4.5 煅燒溫度和煅燒方式對光電催化制氫的影響
    4.6 光源對光電催化制氫的影響
    4.7 薄膜電極光電催化制氫的穩(wěn)定性
    4.8 薄膜電極光電催化制氫機制
    4.9 本章小結(jié)
5 太陽光響應(yīng)型TiO_2薄膜電極光電催化降解污染物性能與機制
    5.1 非光電催化過程對MO降解的影響
    5.2 電解液體系對MO降解的影響
    5.3 氧化電壓和時間對MO降解的影響
    5.4 煅燒溫度和煅燒方式對MO降解的影響
    5.5 外加偏壓
    5.6 溶液初始PH值
    5.7 動力學(xué)分析
    5.8 總有機碳去除率
    5.9 薄膜電極光電催化穩(wěn)定性能
    5.10 薄膜電極光電催化降解實際印染廢水
    5.11 薄膜電極光電催化降解機制
    5.12 本章小結(jié)
6 太陽光晌應(yīng)型TiO_2薄膜電極潛在生態(tài)風險評價
    6.1 TiO_2薄膜電極對水稻的植物毒性研究
        6.1.1 TiO_2薄膜電極對水稻種子萌芽的影響
        6.1.2 TiO_2薄膜電極處理對水稻幼苗形態(tài)建成的影響
        6.1.3 TiO_2薄膜電極對水稻幼苗生理特征的影響
    6.2 TiO_2薄膜電極對斑馬魚幼魚的急性毒性研究
    6.3 本章小結(jié)
7 論文結(jié)論與展望
    7.1 主要結(jié)論
    7.2 創(chuàng)新點
    7.3 研究展望
參考文獻
致謝
攻讀博士學(xué)位期間取得的研究成果



本文編號：3678569