论文摘要
迄今为止,在半导体材料中,TiO2被公认为是最好的光催化材料。作为光催化剂,纳米TiO2具有安全、无毒副作用、性能稳定、成本低廉、无二次污染等优点。但目前在其实用化过程中仍然面临许多问题:如纳米TiO2在可见光下的活性不够高、粉末直接使用时难以回收、催化剂容易中毒等。现有的研究工作大多集中在提高光催化剂的活性方面,如通过改进制备方法、对纳米TiO2进行掺杂和表面改性等来提高其活性;而关于催化过程的动力学机理研究、催化剂使用寿命和再生方法的研究以及使用环境中离子对其光催化活性影响的研究却很少。因此系统而深入地研究催化过程的动力学机理以及催化剂使用寿命等具有深远的现实意义,它将为纳米TiO2的广泛应用提供理论依据。论文的主要研究工作和结论如下:1.以自制的表面活性剂为分散剂,以廉价易得的工业偏钛酸为原料,经酸溶、水解制备纳米正钛酸前驱体,再经煅烧后制备纳米TiO2粉体,深入研究了煅烧温度和煅烧时间对纳米TiO2的晶体结构、粒度以及催化活性的影响。2.针对目前缺乏统一的光催化活性评价标准和评价方法,提出了评价光催化剂应用性能的一个重要的量化指标——本征光催化速率的新概念,并利用该指标对几种光催化剂的性能进行了比较;实验证实,该指标能综合反应光催化剂活性的大小,并用于指导光催化剂的研究和生产。3.分析了催化过程的扩散、吸附和表面催化反应等步骤的动力学机理,给出了一些重要的过程参数和方程式,如颗粒吸附速率方程,吸附常数,光催化反应的的速率方程以及光催化速率常数等。研究表明:（1）光催化反应的动力学过程由于需要光的参与,因而与传统的
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摘要Abstract第一章 引言2性能与应用'>1.1 纳米TiO2性能与应用2 晶体结构'>1.1.1 纳米 TiO2晶体结构2 光催化性及其应用'>1.1.2 纳米 TiO2光催化性及其应用2颜色效应及其应用'>1.1.3 纳米 TiO2颜色效应及其应用2表面超亲水效应及应用'>1.1.4 纳米 TiO2表面超亲水效应及应用2紫外线屏蔽性及应用'>1.1.5 纳米 TiO2紫外线屏蔽性及应用2在其它方面的应用'>1.1.6 纳米 TiO2在其它方面的应用2——锐钛矿纳米 TiO2的制备'>1.2 具有光催化性纳米 TiO2——锐钛矿纳米 TiO2的制备4为原料制备锐钛矿纳米 TiO2'>1.2.1 以 TiCl4为原料制备锐钛矿纳米 TiO22'>1.2.2 以钛醇盐为原料制备锐钛矿纳米 TiO22'>1.2.3 以偏钛酸或硫酸氧钛为原料制备锐钛矿纳米 TiO22'>1.2.4 以海绵钛等为原料制备锐钛矿纳米 TiO21.3 纳米 TiO的光催化性1.3.1 纳米二氧化钛的光催化机理2光催化反应动力学'>1.3.2 纳米 TiO2光催化反应动力学1.3.3 影响催化速率和效率的因素1.3.4 溶液中的无机离子对纳米 TiO光催化活性的影响2光催化活性的方法'>1.3.5 提高纳米 TiO2光催化活性的方法2光催化剂的中毒与再生'>1.3.6 纳米 TiO2光催化剂的中毒与再生2的附载技术'>1.4 纳米 TiO2的附载技术2溶胶附载技术'>1.4.1 常用的 TiO2溶胶附载技术2负载所用载体'>1.4.2 TiO2负载所用载体1.4.3 硅藻土基多孔陶瓷2的抗菌性及应用'>1.5 具有光催化性纳米 TiO2的抗菌性及应用1.5.1 抗菌材料2光催化（或称光触媒）抗菌剂及应用'>1.5.2 TiO2光催化（或称光触媒）抗菌剂及应用1.6 存在问题及研究设想1.6.1 存在问题1.6.2 本文的主要研究内容2的制备及表征'>第二章 纳米 TiO2的制备及表征2的制备过程'>2.1 纳米 TiO2的制备过程2.1.1 原料及试剂2.1.2 仪器2含量分析'>2.1.3 Ti0504溶液中 TiO2含量分析2粉体的制备'>2.1.4 纳米 TiO2粉体的制备2的晶体结构、粒度和形貌'>2.2 纳米 TiO2的晶体结构、粒度和形貌2粉末的晶体结构（XRD）分析'>2.2.1 纳米 TiO2粉末的晶体结构（XRD）分析2 的 TEM 分析'>2.2.2 TiO2 的 TEM 分析2.3 本章小结2光催化性能的表征'>第三章 纳米 TiO2光催化性能的表征3.1 甲基橙的性质及光降解原理3.2 材料和方法3.2.1 原材料及试剂3.2.2 主要实验仪器3.2.3 实验步骤3.2.4 甲基橙溶液最大吸光度的测量3.2.5 甲基橙溶液工作曲线的绘制2光催化性能的表征结果'>3.3 纳米 TiO2光催化性能的表征结果3.3.1 甲基橙溶液在紫外光照下的降解率2粉末对甲基橙溶液的吸附'>3.3.2 无光照下 TiO2粉末对甲基橙溶液的吸附2粉末光催化性能的影响'>3.3.3 体系温度对 TiO2粉末光催化性能的影响3.3.4 甲基橙溶液的初始浓度与光催化率的关系2粉末光催化性能的影响'>3.3.5 pH 值对 TiO2粉末光催化性能的影响2粉末浓度对光降解性能的影响'>3.3.6 TiO2粉末浓度对光降解性能的影响3.3.7 热处理温度对光催化活性的影响3.4 本章小结2光催化性能的影响'>第四章 无机离子对纳米 TiO2光催化性能的影响4.1 材料和方法4.1.1 原材料与试剂4.1.2 主要实验仪器及方法2光催化性能的影响'>4.2 无机阴离子对纳米 TiO2光催化性能的影响2光催化性能的影响'>4.3 无机阳离子对纳米 TiO2光催化性能的影响4.4 本章小结2本征光催化速率的定义和应用'>第五章 纳米 TiO2本征光催化速率的定义和应用5.1 “本征光催化速率”定义5.1.1 问题的提出2光催化反应的控制步骤'>5.1.2 纳米 TiO2光催化反应的控制步骤5.1.3 “本征光催化速率”定义2光催化反应过程的动力学机理分析'>5.2 纳米 TiO2光催化反应过程的动力学机理分析5.2.1 扩散过程的机理分析5.2.2 吸附过程的计算与机理分析5.2.3 光催化反应过程的计算与机理分析2的晶型、粒度及本征光催化速率'>5.3 不同煅烧温度下纳米 TiO2的晶型、粒度及本征光催化速率2的本征光催化速率'>5.3.1 不同晶型、不同粒度纳米 TiO2的本征光催化速率2晶型与本征光催化速率的关系'>5.3.2 纳米 TiO2晶型与本征光催化速率的关系5.3.3 粒径的影响5.3.4 表面缺陷密度光催化性能的影响2本征光催化速率的影响'>5.4 光催化条件对纳米 TiO2本征光催化速率的影响2本征光催化速率的影响'>5.4.1 光强度对纳米 TiO2本征光催化速率的影响5.4.2 体系温度对本征光催化速率的影响2粉末浓度对光降解性能的影响'>5.4.3 TiO2粉末浓度对光降解性能的影响5.5 本章小结2的中毒与再生'>第六章 具有光催化性纳米 TiO2的中毒与再生2的使用寿命实验'>6.1 纳米 TiO2的使用寿命实验6.1.1 材料和方法6.1.2 实验数据与计算2光催化剂再生的初步实验'>6.2 中毒纳米 TiO2光催化剂再生的初步实验6.2.1 实验材料及实验方法6.2.2 实验结果与分析6.3 本章小结第七章 硅藻土基多孔负载材料的制备7.1 实验原料、设备、方法与性能测试7.1.1 原料试剂7.1.2 仪器设备7.1.3 实验配方7.1.4 产品性能测试7.2 结果与讨论7.2.1 造孔剂的加入量对制品气孔率的影响7.2.2 造孔剂的加入量对制品抗压强度的影响7.2.3 烧结温度对制品性能的影响7.2.4 多孔载体的扫描电镜检测7.2.5 温度制度对制品性能的影响7.3 本章小结2附载技术'>第八章 纳米 TiO2附载技术2溶胶的制备及稳定性分析'>8.1 纳米 TiO2溶胶的制备及稳定性分析8.1.1 原料、试剂及方法2溶胶的制备及溶胶稳定性的因素'>8.1.2 影响 TiO2溶胶的制备及溶胶稳定性的因素2溶胶在玻璃基片上的涂膜'>8.2 纳米 TiO2溶胶在玻璃基片上的涂膜2溶胶在玻璃基片的涂膜方法'>8.2.1 纳米 TiO2溶胶在玻璃基片的涂膜方法8.2.2 薄膜的形貌2薄膜对甲基橙溶液的光降解'>8.2.3 玻璃基片上 TiO2薄膜对甲基橙溶液的光降解2在多孔陶瓷上的附载'>8.3 纳米 TiO2在多孔陶瓷上的附载2在多孔陶瓷上的附载'>8.3.1 纳米 TiO2在多孔陶瓷上的附载2薄膜的 XDR 分析'>8.3.2 附载后纳米 TiO2薄膜的 XDR 分析2薄膜的光催化性'>8.3.3 多孔陶瓷载体上纳米 TiO2薄膜的光催化性8.3.4 溶胶法与粉体直接附载法所得薄膜的光催化活性对比8.4 本章小结2的灭菌性能'>第九章 纳米TiO2的灭菌性能9.1 实验材料、试剂及评价方法9.1.1 原材料及试剂9.1.2 评价方法9.1.3 实验过程9.2 结果与讨论9.3 本章小结第十章 全文总结与研究展望10.1 全文结论10.2 研究展望攻读博士学位期间发表的学术论文及成果致谢
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