纸基光催化空气净化功能材料的增效研究

论文摘要

纳米二氧化钛（TiO2）光催化性能稳定,清洁无毒,降解有机污染物具有高效、污染物降解彻底等特点。将纳米二氧化钛复合到纸页表面得到具有光催化活性的纸,具有净化空气的作用。但目前以纳米TiO2半导体为基础的光催化技术存在着量子产率低,太阳能利用率低等几个关键的科学技术难题,使其在工业上广泛应用受到极大制约。本文主要研究了增强TiO2光催化性能的两种途径。第一种方法是将两种不同禁带宽度的半导体复合,其互补性质能促进电荷分离,抑制电子-空穴的复合和扩展光致激发波长范围,增强其稳定性和光催化活性。本实验采用溶胶凝胶法制备纳米ZnO/TiO2复合物,并用原子力显微镜（AFM）、傅里叶变换红外色谱仪、紫外可见分光光度计表征样品的尺寸、微观形貌、结构和性能。通过对亚甲基蓝溶液的降解和空气中甲醛的降解检测样品的光催化性能。结果表明：当纳米ZnO/TiO2复合物的ZnO掺杂比例为20%,煅烧温度为500℃时,自然光下,对亚甲基蓝溶液6h的降解率为81%,对甲醛气体6h的降解率为66%,而单一的Ti02的分别为55%和51%,光催化活性分别提高了46%和30%。第二种方法是将共轭高分子聚合物与纳米TiO2进行复合,以纳米二氧化钛和糠醛为原料,以浓硫酸和水的体积比为1：1的硫酸作为催化剂,制备不同纳米二氧化钛和糠醛比例的复合物,并进行表征和光催化性能的测定。结果表明：纳米TiO2和糠醛比例为1：2的复合物,在自然光下,对亚甲基蓝溶液6h的降解率能达到99%,对甲醛气体6h的降解率为77%,而单一TiO2分别为55%和51%,光催化活性分别提高了78%和53%。可见,共轭高分子糠醛与纳米TiO2的复合大大的提高了二氧化钛的光催化活性。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 1 前言
• 1.1 纳米二氧化钛
• 1.1.1 纳米材料特性
• 1.1.2 纳米二氧化钛分类
• 2的光催化氧化机理'>1.1.3 纳米TiO₂的光催化氧化机理
• 2的光催化活性'>1.1.4 纳米TiO₂的光催化活性
• 2的应用'>1.1.5 纳米TiO₂的应用
• 2光催化剂存在的主要问题'>1.1.6 纳米TiO₂光催化剂存在的主要问题
• 2光催化性能的方法'>1.1.7 提高TiO₂光催化性能的方法
• 2光催化的发展方向'>1.1.8 纳米TiO₂光催化的发展方向
• 2复合物'>1.2 半导体复合——纳米ZnO/TiO₂复合物
• 1.2.1 氧化锌的结构
• 1.2.2 氧化锌的用途
• 1.2.3 氧化锌的制备方法
• 1.2.4 复合半导体的光催化机理
• 2的复合——纳米TiO₂/聚糠醛复合物'>1.3 聚合物与纳米TiO₂的复合——纳米TiO₂/聚糠醛复合物
• 1.3.1 糠醛的性质
• 1.3.2 糠醛的用途
• 2/聚糠醛复合物'>1.3.3 纳米TiO₂/聚糠醛复合物
• 1.4 论文的研究内容及目的
• 2的制备及其光催化降解性能的研究'>2 纳米ZnO/TiO₂的制备及其光催化降解性能的研究
• 2.1 实验材料与方法
• 2.1.1 实验材料
• 2.1.2 实验方法
• 2.2 结果与讨论
• 2.2.1 原子力显微镜（AFM）分析
• 2.2.2 紫外可见吸收光谱分析
• 2.2.3 光催化降解亚甲基蓝溶液
• 2.2.4 纸基光催化降解甲醛气体
• 2.3 本章结论
• 2/聚糠醛的制备及其光催化降解性能的研究'>3 纳米TiO₂/聚糠醛的制备及其光催化降解性能的研究
• 3.1 实验材料与方法
• 3.1.1 实验材料
• 3.1.2 实验方法
• 3.2 结果与讨论
• 3.2.1 纳米二氧化钛和聚糠醛复合物的制备
• 3.2.2 原子力显微镜分析
• 3.2.3 紫外-可见光谱表征图
• 3.2.4 红外光谱分析
• 3.2.5 光催化降解亚甲基蓝溶液
• 3.2.6 光催化降解甲醛气体
• 3.3 本章小结
• 4 本文结论
• 5 展望
• 6 参考文献
• 7 攻读学位期间发表论文情况
• 8 致谢