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铝表面TiO2膜的制备及光催化特性研究

2020-12-02阅读(283)

铝表面TiO2膜的制备及光催化特性研究

论文摘要

TiO2是一种廉价、高活性、安全无污染且性能稳定的半导体材料,在水污染处理技术中,纳米TiO2在紫外光的照射下能产生氧化性极强的羟基自由基,几乎能将所有的有机污染物都氧化为H2O和CO2,且除净度高,降解速度快,无二次污染。常见TiO2光催化剂分为粉体TiO2和薄膜TiO2两种形式。薄膜TiO2以其易回收、稳定性好等优点得到广泛应用,成为目前光催化研究领域的一个重要方向。电沉积技术是制备纳米薄膜的常用方法;它具有其他方法不可比拟的优点,该方法生产费用低、工艺简单、易于操作、薄膜质量易于控制、适合于大规模生产。但到目前为止,利用电沉积方法制备TiO2薄膜的研究报道国内外尚不多见。本文利用脉冲阳极氧化和交流电沉积方法在铝表面制备TiO2光催化薄膜,初步探讨了铝脉冲氧化膜表面电沉积TiO2的原理及制备过程的影响因素。并对交流电沉积法在TiO2/Al2O3复合膜上掺杂金属离子提高复合膜的光催化性能进行了研究。主要结论为:（1）利用脉冲阳极氧化,在铝表面制备得到具有均匀厚膜结构的Al2O3,通过设计正交实验,分析脉冲氧化过程中各因素对膜厚的影响,得到最佳的氧化条件。（2）用交流电沉积法选择适当的电压和沉积时间在Al2O3微孔内沉积TiO2,得到TiO2/Al2O3复合膜,研究发现制备得到TiO2为纳米级;同时,探讨了沉积液配方、煅烧温度和沉积时间等对TiO2/Al2O3复合膜性能的影响。（3）用交流电沉积方法选择适当的电压和沉积时间在TiO2/Al2O3复合膜内沉积Ni、Co、Cu,将制备得到的TiO2/Al2O3和M/TiO2/Al2O3复合膜用于光催化降解次甲基蓝,讨论金属粒子对TiO2/Al2O3复合膜光催化性能的影响。

论文目录

  • 摘要
  • Abstract
  • 第一章 绪论
  • 1.1 纳米科技的发展概况
  • 1.1.1 纳米科技的概念
  • 1.1.2 纳米科技的研究领域
  • 1.1.3 纳米粒子的化学和催化性能
  • 1.1.4 纳米科技的发展趋势
  • 2 光催化剂发展概况'>1.2 纳米TiO2光催化剂发展概况
  • 2 光催化材料的基本内涵'>1.2.1 纳米TiO2光催化材料的基本内涵
  • 2 光催化剂的结构特征'>1.2.2 TiO2光催化剂的结构特征
  • 2 的理化性质'>1.2.3 TiO2的理化性质
  • 2 半导体的能带结构'>1.2.4 TiO2半导体的能带结构
  • 1.2.5 半导体光催化基本原理
  • 2 光催化薄膜的制备方法'>1.3 纳米TiO2光催化薄膜的制备方法
  • 1.3.1 溶胶凝胶法
  • 1.3.2 化学气相沉积法
  • 1.3.3 物理气相沉积法
  • 1.3.4 液相沉积法
  • 1.3.5 电沉积法
  • 1.3.6 胶粘法
  • 2 光催化剂发展中存在问题及解决办法'>1.4 TiO2光催化剂发展中存在问题及解决办法
  • 2 光催化剂发展中存在问题'>1.4.1 TiO2光催化剂发展中存在问题
  • 2 光催化材料的改性技术'>1.4.2 TiO2光催化材料的改性技术
  • 2 光催化剂的应用'>1.5 TiO2光催化剂的应用
  • 2 光催化降解有机污染物'>1.5.1 TiO2光催化降解有机污染物
  • 2 薄膜的光致超亲水性研究'>1.5.2 TiO2薄膜的光致超亲水性研究
  • 2 光激发杀灭细菌'>1.5.3 TiO2光激发杀灭细菌
  • 1.6 本论文选题思路和研究内容
  • 2/Al203复合膜的制备和表征'>第二章TiO2/Al203复合膜的制备和表征
  • 2.1 引言
  • 2.2 实验部分
  • 2.2.1 实验材料与仪器
  • 2/Al203 复合膜制备工艺'>2.2.2 TiO2/Al203复合膜制备工艺
  • 2/Al203 复合膜结构性能表征'>2.2.3 TiO2/Al203复合膜结构性能表征
  • 2.3 结果讨论
  • 2/Al203 复合膜工艺条件选择'>2.3.1 TiO2/Al203复合膜工艺条件选择
  • 2 机理'>2.3.2 铝阳极氧化膜微孔中电沉积TiO2机理
  • 2/Al203 复合膜结构表征'>2.3.3 TiO2/Al203复合膜结构表征
  • 2/Al203 复合膜紫外可见光谱及影响因素研究'>2.3.4 TiO2/Al203复合膜紫外可见光谱及影响因素研究
  • 2.4 本章小结
  • 2/Al203复合膜光催化降解次甲基蓝'>第三章 TiO2/Al203复合膜光催化降解次甲基蓝
  • 3.1 引言
  • 3.2 实验部分
  • 3.2.1 实验材料与仪器
  • 3.2.2 光催化反应装置
  • 3.2.3 光催化降解率的测定
  • 3.3 实验结果分析
  • 3.3.1 有机染料次甲基蓝最大吸收波长和标准曲线的确定
  • 2/Al203 复合膜光催化性能'>3.3.2 TiO2/Al203复合膜光催化性能
  • －对光催化过程的影响'>3.3.3 Cl－对光催化过程的影响
  • 3.3.4 降解液pH 值对光催化反应的影响
  • 3.3.5 不同煅烧温度对光催化性能影响
  • 2/Al203 复合薄膜的交流阻抗谱分析'>3.3.6 TiO2/Al203复合薄膜的交流阻抗谱分析
  • 3.4 本章总结
  • 2/Al203复合膜光催化性能研究'>第四章 过渡金属掺杂改性TiO2/Al203复合膜光催化性能研究
  • 4.1 引言
  • 4.2 实验部分
  • 4.2.1 实验材料与仪器
  • 2/Al203 复合膜的制备'>4.2.2 M/TiO2/Al203复合膜的制备
  • 2/Al203 复合膜的表征'>4.2.3 M/TiO2/Al203复合膜的表征
  • 4.3 实验结果及讨论
  • 2/Al203 光催化复合膜'>4.3.1 Ni 掺杂改性TiO2/Al203光催化复合膜
  • 2/Al203 光催化复合膜'>4.3.2 Cu 掺杂改性TiO2/Al203光催化复合膜
  • 2/Al203 光催化复合膜'>4.3.3 Co 掺杂改性TiO2/Al203光催化复合膜
  • 4.3.4 三种过渡金属单独掺杂效果综合分析
  • 2/Al203 光催化复合膜'>4.3.5 复合金属掺杂改性纳米TiO2/Al203光催化复合膜
  • 4.4 本章总结
  • 第五章 总结与展望
  • 5.1 主要实验结果与讨论
  • 5.2 展望
  • 致谢
  • 参考文献
  • 研究生在读期间研究成果

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