TiO2-WO3系列复合物的合成及性能研究

论文摘要

半导体金属氧化物复合材料因其优异的催化,气敏等特性而引起研究者的广泛兴趣。TiO2-WO3纳米复合物具有优异的储能，光催化及气敏性能，近年来受到了各国科研工作者的关注。膨润土作为一种天然粘土矿物被作为重要的吸附净化材料应用到食品及化工方面。同时发展具有多种功能的复合材料是研究领域的热点。故而合成TiO2-WO3系列复合物，探讨其气敏性能和吸附性能成为本文的主要研究内容。本文采用TiCl4和Na2WO4·2H2O，通过共沉淀-水热方法制备了原料摩尔比不同的系列TiO2-WO3纳米复合物和TiO2-WO3柱撑钙基膨润土。同时采用浸渍法制备了Ag掺杂TiO2-WO3柱撑钙基膨润土复合物。所制得的样品采用XRD、SEM、TEM、BET、BJH、紫外-可见光谱、荧光发射光谱进行表征，同时考察了实验参数如原料比、试验方法对产物形貌和结构的影响。最后我们测试了样品对有机气体的气敏特性和样品对亚甲基蓝模拟废水的吸附脱附性能。文中得到的主要结论如下：1.在共沉淀-水热法条件下制得了直径范围在50nm内的系列TiO2-WO3纳米复合物。通过表征发现样品的孔结构得到了改善，产物的气敏性能表征显示，产物对二甲苯或者丙酮有毒气体的响应性较高，并且对苯，甲苯，二甲苯呈现随着甲基的增加响应值随之增加的规律。nTi:nW=4:1和nTi:nW=2:1的样品在吸附亚甲基蓝溶液的实验中表现出了良好的吸附和重复使用性能。2.采用钙基膨润土和氢基膨润土，通过常规搅拌和超声搅拌辅助共沉淀-水热法合成了膨润土负载TiO2-WO3复合物。钙基膨润土系列产物对亚甲基蓝模拟废水的吸附性能要优于氢基膨润土。超声的条件使片状膨润土和柱撑物颗粒以更均匀的方式相结合，产物表现出了更好的吸附应用性能。3.通过调整钙基膨润土和TiO2-WO3复合物的比例，并浸渍法掺杂Ag合成了Ag掺杂膨润土负载TiO2-WO3复合物。利用XRD证明了产物的组成，并考察了系列产物的气敏性能。结果证明3%钙基膨润土掺杂量，3%Ag掺杂量的样品对丙酮和苯系气体的气敏性能较好。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 引言
• 2-WO₃纳米复合物的研究概况'>1.2 TiO₂-WO₃纳米复合物的研究概况
• 1.2.1 纳米 TiO2和 WO3简介
• 2-WO₃纳米复合物的制备及其性能研究'>1.2.2 TiO₂-WO₃纳米复合物的制备及其性能研究
• 1.3 柱撑改性膨润土的研究概况
• 1.3.1 膨润土简介
• 2-WO₃柱撑膨润土复合物的研究概况'>1.3.2 TiO₂-WO₃柱撑膨润土复合物的研究概况
• 1.4 银掺杂复合物的研究概况
• 1.4.1 银作掺杂剂的研究概况
• 2-WO₃柱撑膨润土复合物的研究概况'>1.4.2 银掺杂 TiO₂-WO₃柱撑膨润土复合物的研究概况
• 1.5 本文选题目的及研究内容
• 1.5.1 选题目的及意义
• 1.5.2 本文研究内容
• 第二章 实验方法及性能测试
• 2.1 实验部分
• 2.1.1 实验试剂
• 2.1.2 实验仪器
• 2.1.3 实验方法
• 2.2 气敏性测试
• 2.2.1 气敏测试仪器
• 2.2.2 气敏元件制作
• 2.2.3 气敏测试原理
• 2.2.4 气敏测试方法
• 2.3 吸附脱附测试
• 2.3.1 吸附脱附测试仪器
• 2.3.2 吸附脱附测试原理
• 2.3.3 吸附脱附测试方法
• 2-WO₃纳米复合物的制备及性能研究'>第三章 TiO₂-WO₃纳米复合物的制备及性能研究
• 3.1 引言
• 3.2 结果与讨论
• 3.2.1 样品的 X 射线粉末衍射（XRD）测试
• 3.2.2 样品的透射电子显微镜（TEM）测试
• 3.2.3 样品的扫描电子显微镜（SEM）测试
• 3.2.4 样品的比表面积（BET）及孔结构（BJH）测试
• 3.2.5 样品的紫外光谱（UVS）测试
• 3.2.6 样品的荧光光谱（XRF）测试
• 3.2.7 样品的气敏性能测试
• 3.2.8 样品对亚甲基蓝模拟废水溶液的吸附脱附测试
• 本章小结
• 2-WO₃复合物的制备及吸附脱附性能研究'>第四章 膨润土负载 TiO₂-WO₃复合物的制备及吸附脱附性能研究
• 4.1 引言
• 4.2 结果与讨论
• 4.2.1 样品的 XRD 分析
• 4.2.2 样品的扫描电子显微镜（SEM）测试
• 4.2.3 样品的比表面积（BET）及孔结构（BJH）测
• 4.2.4 样品的紫外光谱（UVS）测试和荧光光谱（XRF）测试
• 4.2.5 样品对亚甲基蓝模拟废水溶液的吸附脱附测试
• 本章小结
• 2-WO₃掺杂银复合物的制备及气敏性能研究'>第五章 膨润土负载 TiO₂-WO₃掺杂银复合物的制备及气敏性能研究
• 5.1 引言
• 5.2 结果与讨论
• 5.2.1 样品的 XRD 分析
• 5.2.2 样品的扫描电子显微镜（SEM）测试
• 5.2.3 样品的比表面积（BET）及孔结构（BJH）测试
• 5.2.4 样品的气敏性能测试
• 本章小结
• 第六章 结论与展望
• 6.1 结论
• 6.2 展望
• 参考文献
• 攻读硕士学位期间发表论文情况
• 致谢