硅胶负载TiO2的制备及其性能研究

论文摘要

光催化技术具有反应条件温和、无污染、低能耗等特点，因而在环境保护、能源转换、新物质合成等多个方面具有广阔的应用前景。纳米二氧化钛价格便宜、化学稳定性好、带隙能较宽等具有其它材料没有的优异特性，从而引起更多研究人员的青睐。光催化研究的核心内容就是提高光催化活性和提高光催化剂的利用率。利用离子掺杂、表面修饰、氧化物复合等手段，可以提高纳米二氧化钛光催化剂的稳定性、光催化活性。本论文制备了具有光催化特性的复合型纳米催化剂——-TiO2-SiO2纳米催化剂。对制备的纳米催化剂进行形貌、结构、组成等的研究，并且作了具体的光催化降解亚甲基蓝实验研究了催化特性。其主要研究工作如下：1、以便宜的无机硫酸钛为前驱体采用水热法低温制备了纳米TiO2-SiO2光催化剂。制备的样品的晶型为锐钛矿型，在紫外区有较强吸收，吸收带边明显蓝移，显示出量子尺寸效应。样品5h-70％Ti催化剂具有最好的光催化性能，其速率常数为0.0307 min-1，是同条件下纯TiO2的两倍。尽管它的速率常数略低于Degussa P-25型二氧化钛，但是光照60 min后溶液的紫外-可见光谱表明，在200-400 nm之间，P-25具有比5h-70％Ti高的紫外吸收，显示5h-70％Ti能更为完全地降解染料。2、研究了溶胶-凝胶法制备复合纳米TiO2-SiO2催化剂过程中溶剂的影响。结果表明不同的溶剂对催化剂的结晶度、比表面和光催化性能都有一定影响。其中以丁醇为溶剂制备的样品的光催化性能最稳定。3、以钛酸丁酯为前驱体和壳聚糖为添加剂用提拉法制备了纳米TiO2膜。通过各种表征手段研究纳米膜的组成、结构、等性质。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 前言
• 1.1 引言
• 1.2 二氧化钛光催化性能概况
• 1.2.1 二氧化钛的晶体结构
• 1.2.2 二氧化钛的光催化原理
• 1.3 二氧化钛光催化降解染料废水的研究
• 1.3.1 可见光研究
• 1.3.1.1 阴离子掺杂
• 1.3.1.2 阳离子掺杂
• 1.3.1.3 光敏化
• 1.3.2 应用技术
• 1.3.2.1 生物技术
• 1.3.2.2 太阳能电池
• 1.3.2.3 半导体复合
• 1.3.2.4 负载固定
• 1.3.2.5 成膜
• 1.4 负载型二氧化钛
• 1.4.1 机理
• 1.4.2 不同基材
• 2的负载'>1.4.2.1 硅材料对TiO₂的负载
• 2的负载'>1.4.2.2 活性碳对TiO₂的负载
• 2的负载'>1.4.2.3 活性氧化铝对TiO₂的负载
• 2的负载'>1.4.2.4 高聚物对TiO₂的负载
• 2的负载'>1.4.2.5 金属及其他对TiO₂的负载
• 2在环境治理中的应用'>1.4.3 负载型TiO₂在环境治理中的应用
• 1.4.3.1 水污染治理
• 1.4.3.2 空气净化领域
• 1.4.3.3 抗菌卫生产品
• 1.5 本论文研究思路
• 参考文献
• 第二章 低温制备硅胶负载型二氧化钛光催化降解亚甲基蓝
• 2.1 引言
• 2.2 实验部分
• 2.2.1 实验仪器与试剂
• 2-SiO₂催化剂的制备'>2.2.2 TiO₂-SiO₂催化剂的制备
• 2.2.3 结构与性能测试
• 2.2.4 光催化活性表征
• 2.3 结果与讨论
• 2.3.1 XRD分析
• 2.3.2 比表面分析（BET）
• 2.3.3 固体紫外漫反射
• 2.3.4 光催化活性
• 2.4 结论
• 参考文献
• 2-SiO₂'>第三章 在醇溶剂中溶胶-凝胶法制备TiO₂-SiO₂
• 3.1 引言
• 3.2 实验部分
• 3.2.1 实验仪器与试剂
• 2-SiO₂光催化样品的制备'>3.2.2 TiO₂-SiO₂光催化样品的制备
• 3.2.3 光催化实验
• 3.3 实验结果与讨论
• 3.3.1 X射线衍射（XRD）
• 3.3.2 比表面分析（BET）
• 3.3.3 光催化活性分析
• 3.4 结论
• 参考文献
• 2-SiO₂膜初探'>第四章 壳聚糖改性TiO₂-SiO₂膜初探
• 4.1 引言
• 4.2 实验部分
• 4.2.1 实验仪仪器与试剂
• 4.2.2 样品的合成
• 4.2.2.1 载体的处理
• 4.2.2.2 膜的制备
• 4.2.3 结构与性能测试
• 4.3 结果与讨论
• 4.3.1 XRD分析
• 4.3.2 AFM分析
• 4.4 结论
• 参考文献
• 第五章 展望
• 附录
• 致谢