氧化钨基多孔材料制备研究

论文摘要

本研究旨在常压下干燥制备出高比表面积的WO3、WO3-SiO2和WO3-SiO2-TiO2复合气凝胶。希望所制备的复合气凝胶同时具备WO3、TiO2的光催化活性和多孔材料的吸附性能，克服在实际应用中WO3、TiO2气凝胶网络强度差，单纯TiO2气凝胶可见光下催化效率低等问题。以钨酸钠，四氯化钛和工业水玻璃为原料，通过溶胶-凝胶法分别制得WO3、WO3-SiO2、WO3-SiO2-TiO2湿凝胶，用六甲基二硅氮烷（HMDS）/六甲基二硅氧烷（HMDSO）/正己烷（Hexane）混合溶液对WO3、WO3-SiO2湿凝胶进行改性，用三甲基氯硅烷（TMCS）/乙醇（EtOH）/正己烷（Hexane）混合溶液对WO3-SiO2-TiO2湿凝胶进行改性，常压干燥制备了WO3、WO3-SiO2、WO3-SiO2-TiO2复合气凝胶。利用SEM、XRD、FTIR和BET吸附对复合气凝胶的结构、形貌和孔性质进行了研究，通过分光光度计法分析了WO3、WO3-SiO2、WO3-SiO2-TiO2复合气凝胶吸附和光催化降解罗丹明B的性能。结果表明：WO3气凝胶经150℃干燥后比表面积为433～566m2/g，孔体积为0.29～0.77cm3/g。WO3-SiO2气凝胶经150℃干燥后比表面积达529～719m2/g，孔体积为1.2～1.9cm3/g。WO3-SiO2-TiO2复合气凝胶经150℃干燥后比表面积为565～601m2/g，孔体积为1.5～2.9cm3/g。WO3-SiO2和WO3-SiO2-TiO2复合气凝胶对有机污染物罗丹明B有优异的吸附性能和光催化降解性能，优于纯SiO2气凝胶和纯WO3气凝胶，吸附/光催化效率达到85%以上。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 前言
• 第二章 文献综述
• 2.1 气凝胶概述
• 2.2 气凝胶的制备方法
• 2.2.1 凝胶干燥机理
• 2.2.2 超临界干燥技术
• 2.2.3 常压干燥技术
• 2.2.4 冷冻干燥
• 2.2.5 传导干燥
• 2.2.6 蒸发干燥
• 3的概述'>2.3 WO₃的概述
• 3的特性'>2.3.1 WO₃的特性
• 2.3.2 电致变色性能
• 2.3.3 气致变色性能
• 2.3.4 光致变色性能
• 3光催化性能'>2.3.5 WO₃光催化性能
• 2-WO₃国内外研究现状'>2.4 TiO₂-WO₃国内外研究现状
• 2的性能特点及制备研究'>2.4.1 TiO₂的性能特点及制备研究
• 3-TiO₂复合氧化物的制备研究'>2.4.2 WO₃-TiO₂复合氧化物的制备研究
• 2-SiO₂-WO₃三相复合气凝胶的制备研究'>2.4.3 TiO₂-SiO₂-WO₃三相复合气凝胶的制备研究
• 2.5 半导体光催化剂的研究
• 2.6 本论文研究内容
• 第三章 实验方法
• 3.1 实验药品及设备
• 3气凝胶的制备工艺'>3.2 纯 WO₃气凝胶的制备工艺
• 3气凝胶的制备'>3.2.1 纯 WO₃气凝胶的制备
• 3气凝胶的不同处理工艺'>3.2.2 WO₃气凝胶的不同处理工艺
• 2-WO₃复合气凝胶的制备工艺'>3.3 SiO₂-WO₃复合气凝胶的制备工艺
• 2-WO₃复合气凝胶制备'>3.3.1 SiO₂-WO₃复合气凝胶制备
• 2-WO₃复合气凝胶的不同处理工艺'>3.3.2 SiO₂-WO₃复合气凝胶的不同处理工艺
• 2-WO₃复合的制备工艺'>3.4 TiO₂-WO₃复合的制备工艺
• 2-WO₃的制备'>3.4.1 TiO₂-WO₃的制备
• 3.4.2 陈化温度对复合体系的影响
• 2-SiO₂-WO₃复合气凝胶的制备工艺'>3.5 TiO₂-SiO₂-WO₃复合气凝胶的制备工艺
• 2-SiO₂-WO₃复合气凝胶的制备'>3.5.1 TiO₂-SiO₂-WO₃复合气凝胶的制备
• 2-SiO₂-WO₃复合气凝胶的不同处理工艺'>3.5.2 TiO₂-SiO₂-WO₃复合气凝胶的不同处理工艺
• 2-SiO₂复合气凝胶涂层的制备'>3.6 TiO₂-SiO₂复合气凝胶涂层的制备
• 3.7 样品的结构形貌表征
• 3.7.1 BET 比表面积测试
• 3.7.2 扫描电子显微镜分析
• 3.7.3 X 射线衍射分析
• 3.8 吸附和光催化降解罗丹明 B 实验
• 第四章 结果与讨论
• 4.1 溶胶-凝胶法复合气凝胶制备的常压干燥机理讨论
• 4.2 凝胶时间的影响因素
• 3凝胶的影响'>4.2.1 pH 对 WO₃凝胶的影响
• 2-WO₃复合凝胶的影响'>4.2.2 pH 对 SiO₂-WO₃复合凝胶的影响
• 4.2.3 温度对凝胶时间的影响
• 3及 WO₃-SiO₂气凝胶的影响'>4.2.3.1 温度对 WO₃及 WO₃-SiO₂气凝胶的影响
• 2-SiO₂-WO₃复合溶胶胶凝时间的影响'>4.2.3.2 陈化温度对 TiO₂-SiO₂-WO₃复合溶胶胶凝时间的影响
• 4.3 改性剂的影响
• 4.3.1 TMCS 和 HMDSO 对凝胶的影响
• 4.3.2 HMDS 与 TEOS 对凝胶的影响
• 4.3.3 其他改性剂
• 4.4 气凝胶的 BET 分析
• 3气凝胶的影响'>4.4.1 不同改性剂对 WO₃气凝胶的影响
• 3-SiO₂气凝胶的影响'>4.4.2 不同陈化时间对 WO₃-SiO₂气凝胶的影响
• 3-SiO₂气凝胶的影响'>4.4.3 不同摩尔比例 WO₃-SiO₂气凝胶的影响
• 2-SiO₂-WO₃复合气凝胶'>4.4.4 TiO₂-SiO₂-WO₃复合气凝胶
• 4.5 气凝胶的表面形貌分析
• 3气凝胶的表面形貌分析'>4.5.1 WO₃气凝胶的表面形貌分析
• 2-SiO₂-WO₃复合气凝胶的 SEM 分析'>4.5.2 TiO₂-SiO₂-WO₃复合气凝胶的 SEM 分析
• 2-WO₃复合气凝胶的表面形貌分析'>4.5.3 SiO₂-WO₃复合气凝胶的表面形貌分析
• 4.6 气凝胶 XRD 分析
• 3气凝胶 XRD 分析'>4.6.1 WO₃气凝胶 XRD 分析
• 2-WO₃复合气凝胶 XRD 分析'>4.6.2 SiO₂-WO₃复合气凝胶 XRD 分析
• 2-SiO₂-WO₃复合气凝胶 XRD 分析'>4.6.3 TiO₂-SiO₂-WO₃复合气凝胶 XRD 分析
• 4.7 气凝胶的红外分析
• 4.8 气凝胶光催化降解罗丹明 B
• 3气凝胶光催化降解罗丹明 B'>4.8.1 WO₃气凝胶光催化降解罗丹明 B
• 2-WO₃复合气凝胶的光催化活性研究'>4.8.2 SiO₂-WO₃复合气凝胶的光催化活性研究
• 2-SiO₂-WO₃复合气凝胶的光催化分析'>4.8.3 TiO₂-SiO₂-WO₃复合气凝胶的光催化分析
• 2-WO₃的制备分析'>4.9 TiO₂-WO₃的制备分析
• 2-WO₃溶胶的制备'>4.9.1 TiO₂-WO₃溶胶的制备
• 4.9.2 陈化过程分析
• 2-SiO₂复合气凝胶涂层的分析'>4.10 TiO₂-SiO₂复合气凝胶涂层的分析
• 2-SiO₂复合气凝胶涂层的表面形貌分析'>4.10.1 TiO₂-SiO₂复合气凝胶涂层的表面形貌分析
• 2-SiO₂复合气凝胶涂层对罗丹明 B 的光催化降解性能'>4.10.2 不同 TiO₂-SiO₂复合气凝胶涂层对罗丹明 B 的光催化降解性能
• 4.11 气凝胶疏水性的分析
• 第五章 结论与展望
• 5.1 实验结论
• 5.2 展望
• 参考文献
• 致谢
• 附言 攻读硕士期间公开发表的论文