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复合型纳米TiO2/SnO2催化剂的制备及其光催化性能研究

作　者: 孔书益
导　师: 吕德义
学　校: 浙江工业大学
专　业: 物理化学
关键词: 溶胶-水热晶化法 复合TiO2/SnO2 光催化 甲苯
分类号: O643.36
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
下　载: 47次
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内容摘要


作为最具应用前景的环境友好光催化剂之一的TiO2,如何拓展其光吸收范围以及提高其光催化量子效率是当前TiO2光催化剂研究的主要课题。提高TiO2光催化量子效率的方法之一是通过将TiO2与导带、价带能级相匹配的氧化物复合制备成复合氧化物,例如复合TiO2/SnO2。本文通过SEM、XRD等手段对所制备的复合TiO2/SnO2进行了结构表征和分析,并以光催化氧化气相甲苯生成CO2和H2O作为探针反应,以评价在不同条件下的SnO2加入时刻(即t胶-包值)、晶化时间以及不同钛锡比(WTiO2/WSnO2)所制备的TiO2/SnO2光催化效果。实验中,分别研究了制备条件（温度、H2O/TNB比值和抑制剂）对溶胶性质（胶粒浓度、大小等）和胶凝时间的影响以及纳米SnO2加入TiO2溶胶的时刻(t胶-包值)对复合TiO2/SnO2中TiO2的晶型结构、复合形态及光催化性能的影响。最后,考察了晶化时间及WTiO2/WSnO2比值对复合纳米TiO2/SnO2中TiO2晶型结构及其光催化活性的影响。结果表明:1.溶胶中胶粒的浓度和胶粒大小随着温度升高和H2O/TNB比值增加而增大,但胶凝时间则随着温度升高和H2O/TNB比值增加而减小;抑制剂（乙酸）量的增加,不仅使溶胶中胶粒浓度减小,粒径增加,还能使胶凝时间增加,甚至会影响凝胶的晶型。2.复合TiO2/SnO2中TiO2的结构和包覆量与t胶-包值密切相关。当t胶-包=30-45 min时,TiO2以锐钛矿型结构包覆在SnO2表面,有较好的光催化活性,尤其是t胶-包为45 min时,所制的复合样品表现出最高的甲苯降解率;然而,当t胶-包=60 min时,由于TiO2在溶胶中已形成稳定的带电胶粒,几乎没有包覆到SnO2表面。3.复合TiO2/SnO2中TiO2的晶化程度及其对甲苯的降解率随着晶化时间及WTiO2/WSnO2比值的增加而提高,但当WTiO2/WSnO2比值大于0.70时,降解率不再显著增加。

全文目录


摘要  3-5
ABSTRACT  5-11
第一章 综述  11-38
  1.1 前言  11-12
  1.2 TiO_2 光催化反应原理  12-14
    1.2.1 光催化反应原理  12-13
    1.2.2 光催化反应步骤  13-14
  1.3 TiO_2 光催化剂活性提高的途径  14-21
    1.3.1 复合半导体  14-18
    1.3.2 表面贵金属沉积  18-19
    1.3.3 金属离子掺杂  19-20
    1.3.4 光敏化  20
    1.3.5 表面鳌合及衍生作用  20-21
  1.4 TiO_2 光催化剂的应用  21-22
    1.4.1 污水处理  21
    1.4.2 气体净化  21-22
    1.4.3 灭菌  22
  1.5 室内空气污染物的来源及危害  22-23
  1.6 挥发性有机物的防治技术  23
  1.7 气-固光催化反应器  23-26
    1.7.1 环形反应器  24-25
    1.7.2 光纤反应器  25-26
  1.8 光催化反应的动力学研究  26-28
    1.8.1 光催化降解动力学方程式  26-27
    1.8.2 影响光催化反应过程的动力学参数  27-28
  1.9 光催化降解挥发性有机物研究现状  28-30
    1.9.1 甲醛  29
    1.9.2 甲苯  29-30
  1.10 课题研究内容、目的与意义  30-31
  参考文献  31-38
第二章 纳米SnO_2的制备及表征  38-50
  2.1 实验试剂和仪器  38-39
    2.1.1 试剂  38
    2.1.2 仪器  38-39
  2.2 纳米SnO_2 的制备  39-40
    2.2.1.K_2SnO_3·3H_2O的水解  39-40
    2.2.2 水热晶化  40
  2.3 实验结果与讨论  40-46
    2.3.1 分散剂的作用  40-43
    2.3.2 晶化时间的影响  43-45
    2.3.3 焙烧的影响  45-46
  2.4 本章小结  46-48
  参考文献  48-50
第三章 纳米TiO_2的制备及表征  50-67
  3.1 实验试剂与仪器  51
    3.1.1 试剂  51
    3.1.2 仪器  51
  3.2 纳米TiO_2 的制备  51-52
    3.2.1 溶胶的制备  51-52
    3.2.2 溶胶的表征  52
    3.2.3 溶胶-凝胶法制备TiO_2  52
    3.2.4 溶胶-水热晶化法制备TiO_2  52
  3.3 制备条件对TiO_2 溶胶的影响  52-61
    3.3.1 温度的影响  53-55
    3.3.2 水钛比的影响  55-58
    3.3.3 抑制剂乙酸量的影响  58-61
  3.4 溶胶后处理的影响  61-63
  3.5 本章小结  63-65
  参考文献  65-67
第四章 TiO_2/SnO_2复合催化剂的制备及其光催化活性研究  67-85
  4.1 光催化动态实验装置  67-68
  4.2 TiO_2/SnO_2 复合催化剂的制备及其光催化实验  68-70
    4.2.1 TiO_2 溶胶的制备  68
    4.2.2 SnO_2 的加入  68-69
    4.2.3 水热晶化及洗涤、干燥  69
    4.2.4 纳米TiO_2 的光催化评价实验  69-70
  4.3 SnO_2 在反应体系中的变化  70-71
  4.4 t胶-包对复合TiO_2/SnO_2 样品各性能的影响  71-76
    4.4.1 t胶-包的确定  71-72
    4.4.2 TiO_2/SnO_2 的XRD及SEM表征  72-75
    4.4.3 TiO_2/SnO_2 的光催化活性表征  75-76
  4.5 晶化时间对复合TiO_2/SnO_2 样品各性能的影响  76-79
    4.5.1 TiO_2/SnO_2 的XRD及SEM表征  76-78
    4.5.2 TiO_2/SnO_2 的光催化活性表征  78-79
  4.6 WTiO_2/WSnO_2 对复合TiO_2/SnO_2 样品各性能的影  79-82
    4.6.1 TiO_2/SnO_2 的XRD 及SEM 表征  79-81
    4.6.2 TiO_2/SnO_2 的光催化活性表征  81-82
  4.7 本章小结  82-84
  参考文献  84-85
第五章 总结与展望  85-87
  5.1 主要结论  85-86
  5.2 展望  86-87
致谢  87-88
攻读学位期间发表的学术论文  88

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中图分类: > 数理科学和化学 > 化学 > 物理化学（理论化学）、化学物理学 > 化学动力学、催化作用 > 催化 > 催化剂
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