TiO₂是一種眾所周知的能夠有效凈化染料廢水的光催化劑,但較差的太陽光利用率使其對廢水一直存在處理效率低的問題。加之在現(xiàn)階段研究中,TiO₂薄膜的制備工藝往往較為復雜,這些原因阻礙了其在實際中的進一步應用。由此,尋找一種簡單有效制備TiO₂薄膜并使其能夠在太陽光下快速降解染料廢水成為這一研究領域的關鍵。本文以過硫酸銨水溶液作為N、S來源,通過電輔助氧化法成功制備了具有較高催化活性的銳鈦礦NO_x/S⁶⁺-TiO₂薄膜,并且其在太陽光下能夠快速脫色甲基橙(MO)。研究中進一步借助表征手段分析了薄膜的形態(tài)結構、光學性質和光電化學性能。此外,探討了MO的初始濃度,降解不同過程、外加偏壓等外在因素對降解MO的影響;并通過自由基淬滅實驗,提出了光電催化降解MO的可能機理。得出的主要結論如下:(1)在制備條件中,隨著過硫酸銨濃度和輔助電壓的增大,TiO₂薄膜在模擬太陽光下對MO降解效果越好。而輔助氧化時間等其他因素對MO的脫色效率沒有顯著影響。(2...

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【學位級別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
ABSTRACT
第一章 緒論
    1.1 引言
    1.2 TiO₂薄膜與光電催化
        1.2.1 TiO₂薄膜
        1.2.2 TiO₂薄膜光電催化的原理
        1.2.3 TiO₂薄膜應用中的瓶頸
    1.3 TiO₂薄膜改性制備方法
        1.3.1 水熱合成法
        1.3.2 溶膠凝膠法
        1.3.3 陽極氧化法
    1.4 提高TiO₂薄膜光/電催化效率的方法
        1.4.1 金屬摻雜改性
        1.4.2 非金屬摻雜改性
        1.4.3 金屬與非金屬共摻雜改性
        1.4.4 可見光下?lián)诫s光催化效果
        1.4.5 可見光下?lián)诫s光電催化效果
    1.5 研究目標與內容
        1.5.1 研究目標
        1.5.2 研究內容
        1.5.3 技術路線
第二章 材料及測試方法
    2.1 實驗材料、試劑及儀器
        2.1.1 實驗主要材料及試劑
        2.1.2 實驗儀器
    2.2 測定方法與實驗設置
        2.2.1 測定方法
        2.2.2 制備條件
        2.2.3 光電催化反應條件
        2.2.4 自由基淬滅實驗
    2.3 表征及分析方法
        2.3.1 掃描電子顯微鏡(SEM)
        2.3.2 場發(fā)射透射電鏡(HR-TEM)
        2.3.3 X-射線衍射(XRD)
        2.3.4 X-射線光電子能譜(XPS)
        2.3.5 熒光光譜(PL)
        2.3.6 紫外可見近紅外吸收光譜(UV-vis-NIR)
        2.3.7 電化學性質
第三章 N/S-TiO₂薄膜的制備及其光電催化性能
    3.1 N/S-TiO₂薄膜的制備及條件選擇
        3.1.1 N/S-TiO₂薄膜的制備
        3.1.2 過硫酸銨濃度的選擇
        3.1.3 輔助電壓-時間的選擇
        3.1.4 煅燒溫度和時間的選擇
    3.2 N/S-TiO₂薄膜表征分析
        3.2.1 N/S-TiO₂薄膜形貌結構
        3.2.2 TiO₂薄膜中N、S濃度
        3.2.3 N/S-TiO₂薄膜晶體結構
        3.2.4 N/S-TiO₂薄膜光學特性
    3.3 N/S-TiO₂薄膜光電催化性能
        3.3.1 混合形貌結構NO_x/S⁶⁺-TiO₂薄膜的內部結構
        3.3.2 N、S元素摻雜入TiO₂薄膜的形態(tài)
        3.3.3 NO_x/S⁶⁺-TiO₂薄膜的電化學性能
        3.3.4 NO_x/S⁶⁺-TiO₂薄膜光電催化活性及動力學
            3.3.4.1 模擬廢水標準曲線
            3.3.4.2 動力學方程分析
            3.3.4.3 光電催化降解的影響因素
    3.4 光電催化降解性能評價
    3.5 光電催化降解可能存在的機理
第四章 結論與展望
    4.1 結論
    4.2 創(chuàng)新點
    4.3 展望
參考文獻
致謝
作者簡歷



本文編號：3834377