環(huán)境污染和能源危機已經(jīng)成為威脅人類社會以及地球生命的兩大關(guān)鍵性問題。多相光催化反應(yīng)因其良好的經(jīng)濟性,已被作為環(huán)境治理和清潔能源再生的一個重要策略。寬帶隙半導(dǎo)體銳鈦礦型二氧化鈦,由于化學(xué)穩(wěn)定性高、無污染和價格低廉,已經(jīng)在催化、傳感、產(chǎn)氫、光學(xué)和光電學(xué)等領(lǐng)域得到了廣泛應(yīng)用。然而,二氧化鈦的帶隙能較大（3.0-3.2 eV）,需要紫外光激發(fā),在光催化反應(yīng)中只有太陽光中的小部分紫外光得以被利用。同時,光生載流子中電子和空穴的大量復(fù)合導(dǎo)致二氧化鈦的整體光催化效率偏低。以上這些因素都嚴重制約著二氧化鈦光催化技術(shù)的實際應(yīng)用。為了解決上述問題,提高二氧化鈦的光催化性能,本論文通過對二氧化鈦改性以拓寬其可見光吸收范圍,提高光生電子-空穴分離效率等,主要結(jié)果如下:（1）以鈦酸四丁酯為鈦源,樹葉的水熱產(chǎn)物為氮碳源,合成了N、C共摻雜型{001}面暴露的銳鈦礦二氧化鈦（NC-TiO₂）納米片。同時,通過光輔助還原法成功將Ag納米顆粒負載于NC-TiO₂納米片上。在可見光作用下,NC-TiO₂和Ag@NC-TiO₂比未摻雜的T...

【文章頁數(shù)】：188 頁

【學(xué)位級別】：博士

【文章目錄】：
摘要
ABSTRACT
第一章 緒論
    1.1 二氧化鈦光催化材料的研究背景
    1.2 二氧化鈦光催化的基本原理
        1.2.1 二氧化鈦的結(jié)構(gòu)及性質(zhì)
        1.2.2 二氧化鈦光催化機理
    1.3 二氧化鈦的主要制備方法
        1.3.1 化學(xué)水解法
        1.3.2 溶膠凝膠法
        1.3.3 化學(xué)均勻沉淀法
        1.3.4 水熱/溶劑熱法
        1.3.5 微波法
    1.4 二氧化鈦基光催化材料的應(yīng)用
        1.4.1 光降解環(huán)境污染物
        1.4.2 光催化制氫
        1.4.3 光催化抗菌殺毒
        1.4.4 作為自潔凈材料
    1.5 二氧化鈦光催化劑結(jié)構(gòu)和形貌的調(diào)控
        1.5.1 具有特定晶面高暴露的二氧化鈦光催化材料
        1.5.2 具有中空結(jié)構(gòu)球狀二氧化鈦光催化材料
    1.6 二氧化鈦光催化劑的主要改性方法
        1.6.1 金屬元素摻雜
        1.6.2 非金屬離子摻雜
        1.6.3 染料敏化
        1.6.4 貴金屬納米粒子沉積
        1.6.5 半導(dǎo)體材料復(fù)合
    1.7 本論文的選題意義及主要研究內(nèi)容
第二章 Ag負載C、N共摻雜型{001}面暴露的銳鈦礦二氧化鈦的制備及光催化性能研究
    2.1 前言
    2.2 實驗部分
        2.2.1 試劑和儀器
        2.2.2 納米點的制備
        2.2.3 N、C共摻雜型{001}面暴露的銳鈦礦TiO₂納米薄片(NC-TiO₂)的制備
        2.2.4 Ag負載NC-TiO₂納米薄片(Ag@NC-TiO₂)的制備
        2.2.5 樣品表征
        2.2.6 光催化降解羅丹明B(RhB)和環(huán)丙沙星(CIP)活性測試
    2.3 結(jié)果與討論
        2.3.1 催化劑的表征結(jié)果與討論
        2.3.2 光催化活性
    2.4 本章小結(jié)
第三章 Ag負載的C、N共摻雜二氧化鈦/氮化碳雜化材料的制備及光催化性能研究
    3.1 前言
    3.2 實驗部分
        3.2.1 試劑和儀器
        3.2.2 納米點的合成
        3.2.3 g-C₃N₄的制備
        3.2.4 Ag負載的C、N共摻雜TiO₂/g-C₃N₄復(fù)合材料的制備(Ag/CN-TiO₂@g-C₃N₄)
        3.2.5 樣品表征
        3.2.6 光催化降解羅丹明B(RhB)活性實驗
        3.2.7 活性物質(zhì)捕獲實驗
    3.3 結(jié)果與討論
        3.3.1 催化劑的表征結(jié)果與討論
        3.3.2 光催化活性
    3.4 本章小結(jié)
第四章 Ag/Pt共負載型銳鈦礦TiO₂空心半球的原位合成及光催化性能研究
    4.1 前言
    4.2 實驗部分
        4.2.1 試劑和儀器
        4.2.2 銳鈦礦單晶TiO₂納米空心半球的制備
        4.2.3 部分還原的TiO₂納米空心半球的制備
        4.2.4 Ag/Pt@TiO₂納米空心半球復(fù)合材料的制備
        4.2.5 樣品表征
        4.2.6 光催化降解羅丹明B(RhB)和環(huán)丙沙星(CIP)活性測試
    4.3 結(jié)果與討論
        4.3.1 催化劑的表征
        4.3.2 光催化活性
    4.4 本章小結(jié)
第五章 Ag負載N摻雜的二氧化鈦核殼中空微球的制備及光催化性能研究
    5.1 前言
    5.2 實驗部分
        5.2.1 試劑和儀器
        5.2.2 N摻雜TiO₂核殼中空微球(N-TiO₂-YSM)的制備
        5.2.3 Ag負載的N摻雜TiO₂核殼中空微球(Ag-N-TiO₂-YSM)的制備
        5.2.4 樣品表征
        5.2.5 降解羅丹明B(RhB)和環(huán)丙沙星(CIP)活性測試
        5.2.6 活性物種測試
        5.2.7 羥基自由基檢測
    5.3 結(jié)果與討論
        5.3.1 催化劑的表征分析
        5.3.2 光催化活性分析
    5.4 本章小結(jié)
第六章 石墨型氮化碳修飾的中空核殼結(jié)構(gòu)TiO₂微球的制備及光催化性能研究
    6.1 前言
    6.2 實驗部分
        6.2.1 試劑和儀器
        6.2.2 g-C₃N₄的制備
        6.2.3 g-C₃N₄修飾的中空核殼結(jié)構(gòu)TiO₂微球(TCN)的制備
        6.2.4 樣品表征
        6.2.5 光催化降解RhB和亞甲基藍(MB)實驗
        6.2.6 光催化降解抗生素CIP實驗
        6.2.7 光電化學(xué)性能實驗
    6.3 結(jié)果與討論
        6.3.1 XRD分析
        6.3.2 SEM、EDS和TEM分析
        6.3.3 FT-IR分析
        6.3.4 Raman分析
        6.3.5 XPS分析
        6.3.6 N₂吸附-脫附分析
        6.3.7 光催化活性
        6.3.8 熒光光譜
        6.3.9 光電化學(xué)測試
        6.3.10 光催化機理研究
    6.4 本章小結(jié)
第七章 新型多功能TiO₂-In₂O₃@g-C₃N₄三元復(fù)合催化劑的制備及其光催化性能研究
    7.1 前言
    7.2 實驗部分
        7.2.1 試劑和儀器
        7.2.2 g-C₃N₄的制備
        7.2.3 三元復(fù)合體系TiO₂-In₂O₃@g-C₃N₄的制備
        7.2.4 樣品表征
        7.2.5 光催化降解RhB和MB實驗
        7.2.6 活性物種檢測實驗
        7.2.7 光電化學(xué)性能實驗
    7.3 結(jié)果與討論
        7.3.1 XRD分析
        7.3.2 TEM和SEM的分析
        7.3.3 FT-IR分析
        7.3.4 Raman分析
        7.3.5 XPS分析
        7.3.6 N₂吸附-脫附分析
        7.3.7 光催化活性
        7.3.8 熒光光譜
        7.3.9 光化學(xué)測定
        7.3.10 三元復(fù)合材料光催化機理
    7.4 本章小結(jié)
第八章 結(jié)論/創(chuàng)新點及展望
    8.1 結(jié)論
    8.2 創(chuàng)新點
    8.3 展望
參考文獻
致謝
攻讀博士學(xué)位期間的主要科研成果



本文編號：4043337