光催化技術(shù)具有條件溫和、不產(chǎn)生二次污染等優(yōu)點(diǎn),在環(huán)境凈化尤其是室內(nèi)氣相污染物去除方面具有極佳的應(yīng)用前景。TiO2性能優(yōu)良,性質(zhì)穩(wěn)定,價(jià)廉易得,是理想的光催化材料。其實(shí)際應(yīng)用中存在著光生電子-空穴復(fù)合率高、負(fù)載困難等問題。本文以提高TiO2的實(shí)用性為目的,針對(duì)TiO2紫外光催化劑開發(fā)中的結(jié)構(gòu)化、負(fù)載化等熱點(diǎn)問題,重點(diǎn)開發(fā)改進(jìn)了高性能一維TiO2光催化劑的制備工藝,并探討了貴金屬沉積、原位金屬摻雜工藝對(duì)一維TiO2光催化劑光催化性能的影響；并針對(duì)本文開發(fā)的一維TiO2光催化劑,以甲苯為探針污染物進(jìn)一步研究了TiO2光催化降解甲苯的反應(yīng)動(dòng)力學(xué)。本文研究為新型高效TiO2基紫外光催化劑的開發(fā)提供了理論支持。 首先,以鈦片為原料,采用陽極氧化法制備了直接負(fù)載于鈦片的TiO2陣列納米管結(jié)構(gòu),考察了乙二醇有機(jī)電解液體系中氧化電壓、氧化時(shí)間等制備參數(shù)對(duì)TiO2陣列納米管長(zhǎng)度、直徑等的影響。在此基礎(chǔ)上,通過控制氫氟酸及水的濃度,獲得了直接負(fù)載的TiO2一維線管復(fù)合結(jié)構(gòu)。該材料底部為納米管、頂部為納米線,直接負(fù)載于鈦片上,具有良好的光催化性能和負(fù)載性能。 其次,為開發(fā)簡(jiǎn)易、價(jià)廉的一維結(jié)構(gòu)TiO2紫外光催化...

【文章頁數(shù)】：128 頁

【學(xué)位級(jí)別】：博士

【文章目錄】：
摘要
Abstract
圖表清單
1 緒論
    1.1 課題背景
    1.2 TiO₂的光催化原理
        1.2.1 TiO₂的晶體結(jié)構(gòu)
        1.2.2 TiO₂的能帶結(jié)構(gòu)
        1.2.3 光催化基本原理
        1.2.4 TiO₂光催化的表面反應(yīng)歷程
    1.3 TiO₂光催化劑的研究現(xiàn)狀
        1.3.1 TiO₂光催化劑的制備方法
        1.3.2 TiO₂光催化劑的負(fù)載
        1.3.3 TiO₂光催化劑的應(yīng)用
        1.3.4 TiO₂光催化性能的改進(jìn)
        1.3.5 TiO₂一維結(jié)構(gòu)的研究現(xiàn)狀
    1.4 污染物降解的動(dòng)力學(xué)研究
    1.5 立題依據(jù)與研究?jī)?nèi)容
        1.5.1 立題依據(jù)
        1.5.2 研究?jī)?nèi)容
        1.5.3 課題來源
2 實(shí)驗(yàn)部分
    2.1 試劑與儀器
        2.1.1 原材料與試劑
        2.1.2 主要實(shí)驗(yàn)儀器
    2.2 催化材料測(cè)試方法
        2.2.1 X-射線衍射(XRD)
        2.2.2 掃描電鏡(SEM)
        2.2.3 透射電鏡-電子能譜(TEM-EDS)
        2.2.4 X-射線光電子能譜(XPS)
        2.2.5 紫外可見漫反射光譜(UV-vis DRS)
        2.2.6 光致發(fā)光譜(PL)
        2.2.7 氮?dú)馕?脫附分析(Nitrogen adsorption-desorption)
        2.2.8 熱重-差熱測(cè)定(TG-DSC)
    2.3 光催化性能測(cè)試
        2.3.1 甲苯檢測(cè)方法及標(biāo)準(zhǔn)曲線繪制
        2.3.2 催化劑活性測(cè)試方法
        2.3.3 催化劑活性數(shù)據(jù)處理
3 陽極氧化法制備一維線管復(fù)合結(jié)構(gòu)的納米TiO2

    3.1 實(shí)驗(yàn)過程
        3.1.1 鈦片準(zhǔn)備
        3.1.2 TiO₂陣列納米管制備
        3.1.3 TiO₂納米線制備
        3.1.4 主要表征手段
    3.2 陽極氧化法制備陣列TiO₂納米管
        3.2.1 陣列TiO₂納米管的分析表征
        3.2.2 制備條件對(duì)陣列TiO₂納米管光催化性能的影響
    3.3 陽極氧化法制備一維線管復(fù)合結(jié)構(gòu)的納米TiO₂

        3.3.1 一維線管復(fù)合結(jié)構(gòu)TiO₂的分析表征
        3.3.2 一維線管復(fù)合結(jié)構(gòu)TiO₂的光催化活性研究
        3.3.3 一維線管復(fù)合結(jié)構(gòu)TiO₂的制備機(jī)理
    3.4 本章小結(jié)
4 水熱法制備一維TiO₂納米管及其貴金屬修飾
    4.1 實(shí)驗(yàn)過程
        4.1.1 實(shí)驗(yàn)裝置
        4.1.2 實(shí)驗(yàn)步驟
        4.1.3 主要表征手段
    4.2 銀負(fù)載一維TiO₂納米管的形貌結(jié)構(gòu)表征
        4.2.1 制備過程中樣品的形貌變化
        4.2.2 銀負(fù)載一維TiO₂納米管的XRD表征
        4.2.3 銀負(fù)載一維TiO₂納米管的TEM-EDS表征
        4.2.4 銀負(fù)載一維TiO₂納米管的孔結(jié)構(gòu)分析
        4.2.5 銀負(fù)載一維TiO₂納米管的XPS表征
    4.3 銀負(fù)載一維TiO₂納米管光學(xué)性能表征
        4.3.1 銀負(fù)載一維TiO₂納米管的UV-vis DRS表征
        4.3.2 銀負(fù)載一維TiO₂納米管的PL表征
    4.4 貴金屬負(fù)載一維TiO₂納米管光催化性能研究
        4.4.1 熱處理溫度對(duì)一維TiO₂納米管光催化性能的影響
        4.4.2 貴金屬種類對(duì)一維TiO₂納米管光催化性能的影響
    4.5 貴金屬負(fù)載一維TiO₂納米管制備機(jī)理
    4.6 本章小結(jié)
5 水熱法制備金屬原位摻雜TiO₂納米管
    5.1 實(shí)驗(yàn)過程
        5.1.1 實(shí)驗(yàn)裝置
        5.1.2 實(shí)驗(yàn)步驟
        5.1.3 主要表征手段
    5.2 金屬原位摻雜TiO₂納米管的表征
        5.2.1 金屬原位摻雜TiO₂納米管的XRD表征
        5.2.2 金屬原位摻雜TiO₂納米管的SEM表征
        5.2.3 金屬原位摻雜TiO₂納米管的XPS表征
        5.2.4 金屬原位摻雜TiO₂納米管的UV-vis DRS表征
        5.2.5 金屬原位摻雜TiO₂納米管的孔結(jié)構(gòu)分析
    5.3 金屬原位摻雜TiO₂納米管光催化性能
    5.4 水熱法制備金屬原位摻雜TiO₂納米管的機(jī)理探討
    5.5 本章小結(jié)
6 超聲氧化法制備一維介孔TiO₂納米棒
    6.1 實(shí)驗(yàn)過程
        6.1.1 實(shí)驗(yàn)裝置
        6.1.2 實(shí)驗(yàn)步驟
        6.1.3 主要表征手段
    6.2 氫鈦酸納米管的分析表征
        6.2.1 氫鈦酸的相結(jié)構(gòu)及成分表征
        6.2.2 氫鈦酸及原料鈦粉的表觀形貌
        6.2.3 氫鈦酸的TEM表征
        6.2.4 氫鈦酸的孔結(jié)構(gòu)分析
        6.2.5 氫鈦酸的熱重差熱分析
    6.3 一維介孔TiO₂納米棒的分析表征
        6.3.1 一維介孔TiO₂納米棒的相結(jié)構(gòu)及成分表征
        6.3.2 一維介孔TiO₂納米棒的表觀形貌
        6.3.3 一維介孔TiO₂納米棒的TEM表征
        6.3.4 一維介孔TiO₂納米棒的孔結(jié)構(gòu)分析
        6.3.5 熱處理工藝對(duì)光催化樣品性能的影響
    6.4 超聲氧化法制備一維TiO₂納米棒的機(jī)理研究
        6.4.1 超聲對(duì)反應(yīng)過程的影響
        6.4.2 氧化時(shí)間對(duì)反應(yīng)進(jìn)程的影響
        6.4.3 推測(cè)的制備機(jī)理
    6.5 本章小結(jié)
7 TiO₂降解低濃度甲苯的研究
    7.1 實(shí)驗(yàn)過程
        7.1.1 實(shí)驗(yàn)裝置
        7.1.2 實(shí)驗(yàn)步驟
    7.2 光催化反應(yīng)影響因素研究
        7.2.1 環(huán)境濕度的影響
        7.2.2 氧氣濃度的影響
        7.2.3 甲苯初始濃度的影響
    7.3 降解模型的建立與求解
        7.3.1 降解模型的建立
        7.3.2 降解模型的求解
    7.4 小結(jié)
8 結(jié)論與建議
    8.1 主要結(jié)論
    8.2 對(duì)未來工作的建議
參考文獻(xiàn)
論文的創(chuàng)新點(diǎn)
攻讀博士學(xué)位期間發(fā)表的論文
攻讀博士學(xué)位期間申請(qǐng)的發(fā)明專利
作者簡(jiǎn)介
致謝



本文編號(hào)：3825424

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