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贵金属修饰TiO2催化膜的制备及光催化性能研究

2020-12-01阅读(339)

贵金属修饰TiO2催化膜的制备及光催化性能研究

论文摘要

半导体TiO2纳米粒子具有很好的光电特性,它能够吸收波长小于387nm的紫外光催化降解许多有机污染物。TiO2具有成本低、稳定性好、催化活性高等优点,在环境污染中有着广阔的应用前景。但是现在采用的TiO2粉末催化剂存在难以经济有效的分离、光能利用率低、催化剂易于凝聚沉降等缺点,严重制约了TiO2光催化技术的应用和发展。本文以铝片为基底,采用阳极氧化法制备氧化铝薄膜,作为TiO2的固定载体;用溶胶凝胶法制备TiO2溶胶,在氧化铝薄膜载体上浸渍提拉得到TiO2/Al2O3膜;通过交流电沉积的方法对其掺杂贵金属,得到TiO2/M/Al2O3复合膜。以甲基橙为模型污染物,系统研究了TiO2光催化薄膜的制备条件及其对光催化性能的影响,利用X射线粉末衍射（XRD）、扫描电子显微镜（SEM）、紫外-可见光谱法（UV-VIS）和交流阻抗测试（EIS）等测试手段对复合膜的微观结构和性能进行了研究。具体结果如下:1.以钛酸四正丁酯为原料,用溶胶凝胶法制备TiO2,将其涂覆在铝阳极氧化膜上,经500℃热处理3小时形成锐钛矿型TiO2。2.对TiO2/Al2O3复合膜用交流电沉积的方法掺杂贵金属M（M=Ag、Au）进行改性。将铝阳极氧化膜分别在AgNO3和AuCl3电解液中交流电沉积,制备出M/Al2O3复合膜,然后在膜上涂覆TiO2溶胶,煅烧后形成TiO2/M/Al2O3光催化复合膜。XRD和SEM分析结果表明:阳极氧化铝能够很好的负载TiO2;薄膜中TiO2的晶型为锐钛矿型,平均粒径为68.6nm,且薄膜中沉积贵金属M能够抑制薄膜中TiO2晶粒形成的大小。光催化降解试验表明:在紫外光照射下,溶胶凝胶法制备的TiO2/Al2O3光催化薄膜对甲基橙有着良好的光催化降解作用,经过2小时光催化降解降解率均可达到60%;当在电压为10V的条件下采用交流电沉积金属M均为10s时,制备的贵金属修饰的TiO2/M/Al2O3薄膜对甲基橙经过2小时光催化降解降解率均可达到80%,光催化效果优于TiO2/Al2O3光催化薄膜。交流阻抗测试表明,在甲基橙降解体系中施加偏压能够提高TiO2/Al2O3薄膜和TiO2/M/Al2O3薄膜的光催化活性。

论文目录

  • 摘要
  • Abstract
  • 第一章 绪论
  • 1.1 光催化基本原理和应用
  • 1.1.1 光催化基本原理
  • 1.1.2 光催化技术的应用
  • 1.1.3 半导体光催化技术存在的问题
  • 1.2 光催化剂的负载化
  • 2光催化剂的常用载体'>1.2.1 纳米TiO2光催化剂的常用载体
  • 2制备方法'>1.2.2 纳米TiO2制备方法
  • 2光催化剂的负载方法'>1.2.3 纳米TiO2光催化剂的负载方法
  • 1.2.4 光催化剂负载化研究存在的问题
  • 1.3 本课题的选题依据
  • 1.3.1 溶胶凝胶法的理论依据
  • 1.3.2 光催化剂改性的理论依据
  • 2光催化降解染料机理'>1.3.3 纳米TiO2光催化降解染料机理
  • 1.4 本论文所做工作
  • 2溶胶-凝胶的制备及其影响因素'>第二章 TiO2溶胶-凝胶的制备及其影响因素
  • 2.1 实验部分
  • 2.1.1 试剂与器材
  • 2溶胶凝胶的制备'>2.1.2 TiO2溶胶凝胶的制备
  • 2.2 溶胶-凝胶法反应机理
  • 2溶胶性质的测定'>2.3 TiO2溶胶性质的测定
  • 2溶胶Zeta 电位的测定'>2.3.1 TiO2溶胶Zeta 电位的测定
  • 2的红外光谱分析（IR）'>2.3.2 TiO2的红外光谱分析（IR）
  • 2制备的主要因素'>2.4 影响TiO2制备的主要因素
  • 2.5 本章小结
  • 2/Al203光催化复合膜的制备及表征'>第三章 TiO2/Al203光催化复合膜的制备及表征
  • 3.1 实验部分
  • 3.1.1 试剂与器材
  • 2/Al203膜的制备'>3.1.2 TiO2/Al203膜的制备
  • 3.1.3 物性分析
  • 2/Al203膜的光催化反应'>3.1.4 TiO2/Al203膜的光催化反应
  • 2薄膜的交流阻抗测试'>3.1.5 TiO2薄膜的交流阻抗测试
  • 3.2 结果与讨论
  • 203基底的表面形貌'>3.2.1 Al203基底的表面形貌
  • 2/Al203薄膜的物性分析'>3.2.2 TiO2/Al203薄膜的物性分析
  • 2/Al203膜光催化活性的因素分析'>3.2.3 影响TiO2/Al203膜光催化活性的因素分析
  • 2薄膜的交流阻抗测试分析'>3.2.4 TiO2薄膜的交流阻抗测试分析
  • 3.3 本章小结
  • 2/M/Al203光催化复合膜的制备及表征'>第四章 贵金属修饰TiO2/M/Al203光催化复合膜的制备及表征
  • 4.1 实验部分
  • 4.1.1 试剂与器材
  • 2/M/Al203膜的制备'>4.1.2 TiO2/M/Al203膜的制备
  • 4.1.3 物性分析
  • 2/M/Al203膜的光催化反应'>4.1.4 TiO2/M/Al203膜的光催化反应
  • 4.1.5 交流阻抗测试
  • 4.2 结果与讨论
  • 2/Al203薄膜的物性分析'>4.2.1 M/TiO2/Al203薄膜的物性分析
  • 2/M/Al203膜光催化活性的因素分析'>4.2.2 影响TiO2/M/Al203膜光催化活性的因素分析
  • 2/M/Al203光催化薄膜的交流阻抗测试'>4.2.3 TiO2/M/Al203光催化薄膜的交流阻抗测试
  • 4.3 本章小结
  • 第五章 小结
  • 致谢
  • 参考文献
  • 研究生在读期间的研究成果

    • 相关论文文献

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