隨著現(xiàn)代工農(nóng)業(yè)的迅猛發(fā)展,水污染問(wèn)題日益加劇且嚴(yán)重威脅著人類(lèi)健康。光催化技術(shù)是一種綠色高級(jí)氧化技術(shù),在環(huán)境污染治理領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用,其中,二氧化鈦(Ti02)光催化劑因其一系列優(yōu)點(diǎn)而成為當(dāng)今光催化研究的熱點(diǎn)。然而,Ti02光催化劑也存在著一些缺點(diǎn),如反應(yīng)速率慢、量子化產(chǎn)率低、利用太陽(yáng)能的能力較差以及對(duì)太陽(yáng)光中的可見(jiàn)光部分利用率低等,從而嚴(yán)重阻礙其進(jìn)一步應(yīng)用。本論文旨在探索原位碳改性多孔／中空二氧化鈦高效光催化劑的設(shè)計(jì)、合成及其在環(huán)境污染處理等方面的應(yīng)用,該催化劑不僅能有效提高二氧化鈦的可見(jiàn)光催化效率,而且還有利于克服現(xiàn)有制備碳改性二氧化鈦需額外加入碳前驅(qū)體的技術(shù)缺點(diǎn)。并采用TEM、SEM、XRD、BET、XPS等測(cè)試手段對(duì)所合成的碳改性Ti02光催化劑的結(jié)構(gòu)、形態(tài)進(jìn)行了詳細(xì)表征,并深入探討了催化劑結(jié)構(gòu)與光催化性能的構(gòu)效關(guān)系。本文以乳液聚合法制備出的陽(yáng)離子聚苯乙烯納米粒子(CPN)為模板,以鈦酸四丁酯(TBT)為鈦源,通過(guò)在模板表面沉降TBT水解物,形成有序CPN/TiO2核殼結(jié)構(gòu)微球,然后經(jīng)程序升溫至450℃時(shí),在空氣中煅燒去除CPN模板,制備出原位碳摻雜多孔二氧化鈦光催化劑(C-...

【文章頁(yè)數(shù)】：157 頁(yè)

【學(xué)位級(jí)別】：博士

【文章目錄】：
摘要
ABSTRACT
第一章 緒論
    1.1 前言
    1.2 高效二氧化鈦光催化劑的研究進(jìn)展
        1.2.1 實(shí)心二氧化鈦
        1.2.2 多孔二氧化鈦
        1.2.3 負(fù)載型TiO₂光催化劑
        1.2.4 摻雜/改性型TiO₂光催化劑
    1.3 TiO₂改性光催化劑存在的問(wèn)題
    1.4 本論文的研究背景和意義
第二章 原位碳摻雜多孔TiO₂光催化劑的設(shè)計(jì)與合成
    2.1 引言
    2.2 實(shí)驗(yàn)試劑與儀器
        2.2.1 實(shí)驗(yàn)試劑
        2.2.2 儀器與設(shè)備
    2.3 實(shí)驗(yàn)方法
        2.3.1 陽(yáng)離子聚苯乙烯納米粒子(CPN)的制備
        2.3.2 有序CPN/TiO₂核殼結(jié)構(gòu)復(fù)合材料的制備
        2.3.3 原位碳摻雜多孔TiO₂光催化劑(C-TiO₂)的制備
        2.3.4 測(cè)試與表征
    2.4 結(jié)果與討論
        2.4.1 單分散性陽(yáng)離子聚苯乙烯納米粒子(CPN)的制備
        2.4.2 原位碳摻雜多孔TiO₂光催化劑(C-TiO₂)的設(shè)計(jì)與合成
        2.4.3 C-TiO₂催化劑的表面形態(tài)
        2.4.4 C-TiO₂催化劑的比表面積和孔徑分布
        2.4.5 C-TiO₂催化劑的晶體結(jié)構(gòu)
        2.4.6 C-TiO₂催化劑的化學(xué)結(jié)合能
        2.4.7 C-TiO₂催化劑的紫外-可見(jiàn)光吸收
    2.5 本章小結(jié)
第三章 原位碳摻雜多孔TiO₂的光催化性能與電化學(xué)行為
    3.1 引言
    3.2 實(shí)驗(yàn)試劑與儀器
        3.2.1 實(shí)驗(yàn)試劑
        3.2.2 儀器與設(shè)備
    3.3 實(shí)驗(yàn)方法
        3.3.1 碳摻雜多孔TiO₂催化劑(C-TiO₂)的制備
        3.3.2 C-TiO₂催化劑可見(jiàn)光催化活性測(cè)定
        3.3.3 C-TiO₂催化劑紫外光催化活性測(cè)定
        3.3.4 碳摻雜多孔TiO₂電極的制作
        3.3.5 碳摻雜多孔TiO₂電極電化學(xué)性能測(cè)定
    3.4 結(jié)果與討論
        3.4.1 C-TiO₂催化劑的可見(jiàn)光催化行為
        3.4.2 C-TiO₂催化劑的紫外光催化行為
        3.4.3 C-TiO₂納米粒子的電化學(xué)行為
    3.5 本章小結(jié)
第四章 高碳含量中空TiO₂光催化劑的設(shè)計(jì)與合成
    4.1 引言
    4.2 實(shí)驗(yàn)試劑與儀器
        4.2.1 實(shí)驗(yàn)試劑
        4.2.2 儀器與設(shè)備
    4.3 實(shí)驗(yàn)方法
        4.3.1 陽(yáng)離子聚苯乙烯納米粒子(CPN)的制備
        4.3.2 有序CPN/TiO₂核殼結(jié)構(gòu)復(fù)合材料的制備
        4.3.3 高碳含量中空TiO₂催化劑的制備
        4.3.4 殼層可控中空TiO₂催化劑的制備
        4.3.5 測(cè)試與表征
    4.4 結(jié)果與討論
        4.4.1 單分散性陽(yáng)離子聚苯乙烯納米粒子(CPN)的設(shè)計(jì)與合成
        4.4.2 高碳含量中空TiO₂催化劑(C/TiO₂)的制備
        4.4.3 C/TiO₂催化劑的形態(tài)結(jié)構(gòu)
        4.4.4 C/TiO₂催化劑的比表面積和孔徑分布
        4.4.5 C/TiO₂催化劑的晶型分析
        4.4.6 C/TiO₂催化劑的化學(xué)結(jié)合能
        4.4.7 C/TiO₂催化劑的外貌與紫外-可見(jiàn)光吸收
        4.4.8 殼層可控中空C/TiO₂的制備和形態(tài)結(jié)構(gòu)
        4.4.9 殼層可控中空C/TiO₂的比表面積和孔徑分布
        4.4.10 殼層可控中空C/TiO₂的晶型分析
        4.4.11 殼層可控中空C/TiO₂的紫外-可見(jiàn)光吸收
    4.5 本章小結(jié)
第五章 高碳含量中空TiO₂光催化劑的催化性能研究
    5.1 引言
    5.2 實(shí)驗(yàn)部分
        5.2.1 實(shí)驗(yàn)試劑
        5.2.2 儀器與設(shè)備
    5.3 實(shí)驗(yàn)方法
        5.3.1 高碳含量中空TiO₂催化劑(C/TiO₂)的制備
        5.3.2 殼層可控C/TiO₂催化劑的制備
        5.3.3 催化劑可見(jiàn)光催化活性測(cè)定
        5.3.4 催化劑紫外光催化活性測(cè)定
        5.3.5 可見(jiàn)光催化效率對(duì)比性評(píng)估
    5.4 結(jié)果與討論
        5.4.1 C/TiO₂催化劑的可見(jiàn)光催化行為
        5.4.2 C/TiO₂催化劑的紫外光催化行為
        5.4.3 殼層可控中空C/TiO₂的可見(jiàn)光催化行為
        5.4.4 殼層可控中空C/TiO₂的紫外光催化活性
        5.4.5 與藍(lán)色TiO₂可見(jiàn)光催化活性對(duì)比
        5.4.6 與WO₃改性TiO₂可見(jiàn)光催化活性對(duì)比
        5.4.7 與銀改性TiO₂可見(jiàn)光催化活性對(duì)比
        5.4.8 高碳含量的中空TiO₂暗室吸附研究
    5.5 本章小結(jié)
第六章 銀/碳共改性中空TiO₂光催化劑的設(shè)計(jì)與合成
    6.1 引言
    6.2 實(shí)驗(yàn)試劑與儀器
        6.2.1 實(shí)驗(yàn)試劑
        6.2.2 儀器與設(shè)備
    6.3 實(shí)驗(yàn)方法
        6.3.1 高碳含量中空TiO₂微球的制備
        6.3.2 銀/碳共改性中空TiO₂微球的制備
        6.3.3 不同銀量Ag-C/TiO₂微球的制備
        6.3.4 測(cè)試與表征
    6.4 結(jié)果與討論
        6.4.1 Ag-C/TiO₂微球的設(shè)計(jì)與合成
        6.4.2 Ag-C/TiO₂微球的形態(tài)結(jié)構(gòu)
        6.4.3 Ag-C/TiO₂微球的比表面積和孔徑分布
        6.4.4 Ag-C/TiO₂微球的晶型分析
        6.4.5 Ag-C/TiO₂微球的化學(xué)結(jié)合能
        6.4.6 Ag-C/TiO₂微球的紫外-可見(jiàn)吸收及其禁帶寬度
        6.4.7 不同銀含量Ag-C/TiO₂微球的形態(tài)結(jié)構(gòu)
        6.4.8 不同銀含量Ag-C/TiO₂微球的比表面積和孔徑分布
        6.4.9 不同銀含量Ag-C/TiO₂微球的紫外-可見(jiàn)吸收及其禁帶寬度
    6.5 本章小結(jié)
第七章 銀/碳共改性中空TiO₂光催化劑的催化性能研究
    7.1 引言
    7.2 實(shí)驗(yàn)試劑與設(shè)備
        7.2.1 實(shí)驗(yàn)試劑
        7.2.2 儀器與設(shè)備
    7.3 實(shí)驗(yàn)方法
        7.3.1 銀/碳共改性中空TiO₂光催化劑的制備
        7.3.2 不同銀含量Ag-C/TiO₂可見(jiàn)光催化劑的制備
        7.3.3 Ag-C/TiO₂可見(jiàn)光催化活性測(cè)定
        7.3.4 不同銀含量Ag-C/TiO₂可見(jiàn)光催化活性測(cè)定
        7.3.5 紫外光催化活性測(cè)定
        7.3.6 與C/TiO₂可見(jiàn)光催化活性對(duì)比
        7.3.7 對(duì)比性可見(jiàn)光催化效率評(píng)估
    7.4 結(jié)果與討論
        7.4.1 Ag-C/TiO₂催化劑的可見(jiàn)光催化行為
        7.4.2 不同銀含量Ag-C/TiO₂可見(jiàn)光催化活性
        7.4.3 Ag-C/TiO₂催化劑的紫外光催化活性
        7.4.4 與C/TiO₂可見(jiàn)光催化活性對(duì)比
        7.4.5 與藍(lán)色TiO₂可見(jiàn)光催化活性對(duì)比
        7.4.6 與WO₃改性TiO₂可見(jiàn)光催化活性對(duì)比
        7.4.7 與銀改性二氧化鈦可見(jiàn)光催化活性對(duì)比
    7.5 本章小結(jié)
第八章 結(jié)論與展望
    8.1 結(jié)論
    8.2 論文創(chuàng)新點(diǎn)
    8.3 存在問(wèn)題及展望
參考文獻(xiàn)
攻讀博士學(xué)位期間發(fā)表的論文及專(zhuān)著章節(jié)
致謝



本文編號(hào)：3772632