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TiO2基空心球的制备、表征及其光催化降解性能研究

2020-12-14阅读(164)

TiO2基空心球的制备、表征及其光催化降解性能研究

论文摘要

随着能源危机与环境问题的日益严重,开发能够有效利用太阳能的可见光光催化材料已成为研究热点。在众多半导体中,Ti02由于其高催化活性、良好的化学稳定性、价廉、无毒等优点而成为研究最广泛的光催化材料,但由于其只对紫外光响应,同时光生电子与空穴的快速复合而致应用受到了限制。本文以葡萄糖、硝酸银、钛酸四正丁酯和偏钨酸铵为原料,首次采用水热-碳球模板法,制备了WO3/TiO2复合空心球和Ag/TiO2空心球材料。结果表明,对Ti02进行复合半导体W03和负载贵金属Ag的改性,显著地提高了Ti02纳米材料的光催化性能,拓展了其太阳能应用的潜能。本文工作主要分为以下两个部分：（1）首先制备了Ti02空心球,并系统地对其进行表征和测试其光降解性能。然后采用水热-碳球模板法,通过复合W03制备了WO3/TiO2复合空心球。WO3/TiO2空心球的紫外可见漫反射光谱相对Ti02空心球红移50 nm,表明其光吸收区域拓展到了可见光区。光催化降解亚甲基蓝（MB）实验显示,经可见光光照75 min,亚甲基蓝溶液在WO3/TiO2复合空心球的光催化降解作用下基本分解完全（99.2%）,而Ti02降解MB只有64%左右,并且WO3/TiO2复合半导体在紫外光与可见光下的表观速率常数分别是Ti02的3.2倍与3.5倍左右,在此基础上,研究了以碳微球为模板形成WO3/TiO2的机理以及WO3/TiO2的光催化活性提高的机理。（2）采用水热-模板法,通过负载Ag制备了Ag/TiO2复合空心球。结果表明,相对Ti02空心球的光响应区域,Ag/TiO2空心球明显地拓展到了可见光区。光催化降解亚甲基蓝（MB）实验显示,经紫外光照40 min,亚甲基蓝溶液在复合Ag/TiO2空心球催化降解作用下基本分解完全,而Ti02降解MB只有48%左右,并且Ag/TiO2复合半导体在紫外光与可见光下的表观速率常数分别是Ti02的12倍与3.5倍左右。

论文目录

  • 摘要
  • ABSTRACT
  • 第一章 文献综述
  • 1.1 引言
  • 2的性质及晶体结构'>1.2 TiO2的性质及晶体结构
  • 2的基本性质'>1.2.1 YiO2的基本性质
  • 2的晶体结构'>1.2.2 TiO2的晶体结构
  • 2空心球制备方法'>1.3 TiO2空心球制备方法
  • 1.3.1 模板法
  • 1.3.2 喷雾法
  • 1.3.3 溶胶-凝胶法
  • 1.3.4 水热法
  • 1.3.5 微乳液法
  • 1.3.6 层层自组装法
  • 2纳米材料在光催化领域的研究进展'>1.4 TiO2纳米材料在光催化领域的研究进展
  • 2纳米材料在光催化领域中的应用'>1.4.1 TiO2纳米材料在光催化领域中的应用
  • 2光催化的基本原理'>1.4.2 TiO2光催化的基本原理
  • 2光电化学性能的途径'>1.5 提高TiO2光电化学性能的途径
  • 1.5.1 贵金属沉积
  • 1.5.2 半导体复合
  • 1.5.3 离子掺杂
  • 1.6 本课题的选题背景和研究内容
  • 第二章 实验及测试方法
  • 2.1 实验仪器和设备
  • 2.2 实验试剂
  • 2.3 结构表征及性能测试
  • 2.3.1 热重-差示扫描量热测试
  • 2.3.2 晶体结构测试
  • 2.3.3 扫描电子显微镜测试
  • 2.3.4 高分辨透射电子显微镜测试
  • 2.3.5 EDS能谱测试
  • 2.3.6 傅立叶变换红外光谱
  • 2.3.7 紫外-可见吸收光谱
  • 2.3.8 光电化学性质测试
  • 2.4 光催化性能测试
  • 2空心球的制备、表征及对MB的光催化降解'>第三章 TiO2空心球的制备、表征及对MB的光催化降解
  • 3.1 引言
  • 3.2 实验部分
  • 3.2.1 碳球的制备
  • 2空心球的制备'>3.2.2 TiO2空心球的制备
  • 3.2.3 光催化性能
  • 3.3 结果与讨论
  • 3.3.1 碳球的形貌结构
  • 2空心球形貌'>3.3.2 TiO2空心球形貌
  • 2的晶体结构'>3.3.3 TiO2的晶体结构
  • 2的官能团分析'>3.3.4 TiO2的官能团分析
  • 2的比表面积和孔径分布'>3.3.5 TiO2的比表面积和孔径分布
  • 2的光吸收性能'>3.3.6 TiO2的光吸收性能
  • 2的光催化活性'>3.3.7 TiO2的光催化活性
  • 3.4 本章小结
  • 3/TiO2复合空心球的制备、表征及对MB的光催化降解'>第四章 WO3/TiO2复合空心球的制备、表征及对MB的光催化降解
  • 4.1 引言
  • 4.2 实验部分
  • 4.2.1 样品的制备
  • 3/YiO2空心球的光催化性能'>4.2.2 WO3/YiO2空心球的光催化性能
  • 4.3 结果与讨论
  • 4.3.1 碳球的形貌结构
  • 3/TiO2空心球形貌'>4.3.2 WO3/TiO2空心球形貌
  • 3/TiO2的晶体结构'>4.3.3 WO3/TiO2的晶体结构
  • 3/TiO2的傅里叶红外图谱'>4.3.4 WO3/TiO2的傅里叶红外图谱
  • 3/TiO2的形成机理'>4.3.5 WO3/TiO2的形成机理
  • 3/TiO2的比表面积和粒径分布'>4.3.6 WO3/TiO2的比表面积和粒径分布
  • 3/YiO2的漫反射紫外可见光谱'>4.3.7 WO3/YiO2的漫反射紫外可见光谱
  • 3/TiO2的光催化活性'>4.3.8 WO3/TiO2的光催化活性
  • 3/TiO2的机理研究'>4.3.9 WO3/TiO2的机理研究
  • 4.4 本章小结
  • 2复合光催化剂的制备、表征及对MB的光催化降解'>第五章 Ag/TiO2复合光催化剂的制备、表征及对MB的光催化降解
  • 5.1 引言
  • 5.2 实验部分
  • 5.2.1 Ag/C球的制备
  • 2空心球的制备'>5.2.2 Ag/TiO2空心球的制备
  • 2空心球的光催化性能'>5.2.3 Ag/TiO2空心球的光催化性能
  • 5.3 结果与讨论
  • 5.3.1 热重差热分析
  • 2的晶体结构'>5.3.2 Ag/TiO2的晶体结构
  • 2的形貌结构'>5.3.3 Ag/TiO2的形貌结构
  • 2的比表面积和粒径分布'>5.3.4 Ag/TiO2的比表面积和粒径分布
  • 2的傅里叶红外图谱'>5.3.5 Ag/TiO2的傅里叶红外图谱
  • 2的漫反射紫外可见光谱'>5.3.6 Ag/TiO2的漫反射紫外可见光谱
  • 2的瞬态光电流时间谱分析'>5.3.7 Ag/YiO2的瞬态光电流时间谱分析
  • 2空心球的光催化活性'>5.3.8 Ag/TiO2空心球的光催化活性
  • 5.4 结论
  • 第六章 结论
  • 参考文献
  • 致谢
  • 攻读硕士期间发表的学术论文

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