可见光型复合催化剂的合成及其光催化性能

论文摘要

本论文通过对复合型光催化剂的研究,成功合成了四种可见光型复合催化剂。以亚甲基蓝溶液的脱色研究了复合催化剂的催化性能,探讨了掺杂量、热处理条件以及光源对催化性能的影响,并运用TEM、XRD、UV-Vis等测试技术对复合催化剂的结构进行了表征。本论文主要由以下三个方面组成:1.用沉淀法制备了一系列不同Sn4+掺杂量的纳米ZnO光催化剂。结果表明:采用沉淀法制备的Sn4+/ZnO纳米材料为无定型结构,平均粒径在30 nm左右;当Sn4+∶ZnO的摩尔比为1∶200,煅烧温度为600℃时,Sn4+/ZnO的光催化活性最强,在3 h内,太阳光条件下,亚甲基蓝（MB）溶液的降解率达96.37 %。2.以氯化镉和硫化钠为原料,采用固体研磨法制备了尺寸为70 nm的CdS,进而用溶胶-凝胶法制备了一系列不同配比的Fe3+-CdS/TiO2光催化材料。结果表明:当Fe3+∶CdS∶TiO2的摩尔比为0.005∶1∶1、煅烧温度为300℃、煅烧时间为30 min、光源为太阳光时,Fe3+-CdS/TiO2的光催化活性最高,在60 min内可以使亚甲基蓝（MB）溶液的降解率达98.62 %。3.采用尿素络合燃烧法（凝胶-燃烧合成法）合成尖晶石型铁酸锌以及铁酸镉。结果表明:（1）尿素络合燃烧法制备的纳米ZnFe2O4近似呈球形,平均粒径为30 nm左右,煅烧温度为600℃、煅烧时间为1 h、尿素与金属离子的摩尔比为4∶1时铁酸锌的光催化活性最高,在太阳光的条件下4 h可以使亚甲基蓝（MB）溶液的降解率达67 %。（2）尿素络合燃烧法制备的铁酸镉纳米材料呈棒状,直径为80 nm,长度为1400 nm,在太阳光条件下3 h可以使亚甲基蓝（MB）溶液的降解率达54 %。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 半导体和纳米材料的概述
• 1.1.1 半导体光催化剂的性质
• 1.1.2 半导体光催化剂的效应
• 1.1.3 半导体光催化剂在光催化降解处理污水的应用
• 1.2 半导体光催化剂的制备方法
• 1.2.1 纳米材料制备
• 1.2.2 复合纳米半导体光催化材料制备
• 1.2.3 复合纳米半导体光催化材料制备的目的
• 1.2.4 复合纳米半导体光催化材料的表征手段
• 1.3 复合纳米材料光催化剂概述
• 1.3.1 复合纳米材料光催化技术发展
• 1.3.2 化合物纳米半导体光催化氧化的机理
• 1.3.3 半导体纳米颗粒改性
• 1.4 复合纳米材料光催化活性影响
• 1.4.1 晶相对催化剂活性的影响
• 1.4.2 晶粒尺寸对催化剂活性的影响
• 1.4.3 热处理条件对催化剂催化性能的影响
• 1.4.4 表面羟基对催化剂活性的影响
• 1.4.5 温度和光强度对催化剂光催化活性的影响
• 1.5 纳米光催化剂的应用
• 1.5.1 有机污染物的处理
• 1.5.2 无机物污染物的处理
• 1.5.3 贵金属的提取回收
• 1.5.4 空气净化
• 1.5.5 抗菌
• 1.5.6 光催化化学合成
• 1.5.7 光催化氧化技术研究发展中遇到的问题
• 1.6 本论文的研究方向和内容
• 1.6.1 论文选题背景
• 1.6.2 本课题研究的内容
• 参考文献
• 4+掺杂纳米ZnO的制备和光催化性能'>第二章 Sn⁴⁺掺杂纳米ZnO的制备和光催化性能
• 2.1 引言
• 2.2 实验部分
• 2.2.1 试剂与仪器
• 4+/ZnO复合催化剂的制备'>2.2.2 Sn⁴⁺/ZnO复合催化剂的制备
• 4+/ZnO复合光催化剂光催化剂的催化性能研究'>2.2.3 Sn⁴⁺/ZnO复合光催化剂光催化剂的催化性能研究
• 2.3 结果与讨论
• 2.3.1 TEM分析
• 4+/ZnO复合微粒的XRD'>2.3.2 Sn⁴⁺/ZnO复合微粒的XRD
• 4+/ZnO复合微粒的TG-DTA分析'>2.3.3 Sn⁴⁺/ZnO复合微粒的TG-DTA分析
• 4+/ZnO复合催化剂的催化活性'>2.3.4 Sn⁴⁺/ZnO复合催化剂的催化活性
• 4+/ZnO复合微粒的UV-Vis分析'>2.3.5 Sn⁴⁺/ZnO复合微粒的UV-Vis分析
• 2.4 本章小节
• 参考文献
• 3+-CdS/TiO₂复合半导体光催化剂的制备与表征'>第三章 Fe³⁺-CdS/TiO₂复合半导体光催化剂的制备与表征
• 3.1 引言
• 3.2 纳米复合材料简介
• 3.2.1 纳米复合材料概述
• 3.2.2 核壳式纳米复合材料
• 3.2.3 核壳式纳米复合材料的性能
• 3.2.4 核壳型光催化剂形成的原理
• 3.3 实验部分
• 3.3.1 试剂与仪器
• 3.3.2 光催化剂的制备
• 3+-CdS/TiO₂光催化剂的催化性能研究'>3.3.3 Fe³⁺-CdS/TiO₂光催化剂的催化性能研究
• 3.4 结果与讨论
• 3.4.1 极差分析及最佳工艺参数的确定
• 3.4.2 煅烧温度对复合光催化剂催化性能的影响
• 3+-CdS/TiO₂结构的影响'>3.4.3 煅烧温度对Fe³⁺-CdS/TiO₂结构的影响
• 3.4.4 TEM 分析
• 3.4.5 EDS 分析
• 3.4.6 UV-Vis 分析
• 3.5 本章小节
• 参考文献
• 2O₄纳米粒子的合成和表征'>第四章 尖晶石型ZnFe₂O₄纳米粒子的合成和表征
• 4.1 引言
• 4.2 实验部分
• 4.2.1 试剂与仪器
• 4.2.2 复合催化剂的制备
• 4.2.3 复合催化剂的催化特性
• 4.3 结果与讨论
• 2O₄纳米晶的结果与讨论'>4.3.1 ZnFe₂O₄纳米晶的结果与讨论
• 2O₄纳米晶的结果与讨论'>4.3.2 CdFe₂O₄纳米晶的结果与讨论
• 4.4 结论
• 参考文献
• 攻读硕士期间完成的论文
• 致谢