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掺杂型二氧化钛纳米空心微球的制备表征及其催化性能

作　者: 姬平利
导　师: 孔祥正
学　校: 济南大学
专　业: 高分子化学与物理
关键词: 聚苯乙烯乳胶粒 Ag-TiO2空心微球 AgCl-TiO2空心微球 光催化性能 罗丹明B降解
分类号: O614.411
类　型: 硕士论文
年　份: 2013年
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内容摘要


以甲基丙烯酸、苯乙烯为聚合单体，采用乳液聚合方法制备了表面载有负电荷的聚苯乙烯（PSt）纳米乳胶粒。在乙醇与水的混合溶剂中，使用硅烷偶联剂乙烯基三甲氧基硅烷（KH171）对其进行表面改性。以改性后的PSt乳胶粒为模板，加入钛酸四丁酯（TBT）以及氢氧化钠和硝酸银（AgNO3），采用共沉淀法制备了Ag2O掺杂型聚苯乙烯/二氧化钛（PSt/TiO2）核壳微球。对其在180°C进行高温液相预处理、80°C干燥、500°C煅烧等制备了Ag掺杂型Ag-TiO2复合空心微球。通过激光粒径仪、电子显微镜（SEM、TEM）、X-射线衍射（XRD）、能谱（EDS）、比表面测定（BET）等测试方法对PSt/TiO2核壳微球及Ag-TiO2复合空心微球的形貌、晶体结构、元素组成、比表面积等进行了表征。考察了Ag-TiO2复合空心微球在紫外光与可见光下对罗丹明B （RhB）的降解情况。结果表明，与未掺杂Ag的TiO2空心粒子相比，在紫外光下，Ag掺量为0.1%（nAg/nTi）的Ag-TiO2空心复合微球对RhB的降解率提高了11%左右；在可见光下，nAg/nTi为1.0%的Ag-TiO2空心复合微球对RhB的降解率提高了30%左右。按照同样的方法，以KH171改性后的PSt微球为模板，加入TBT以及氯化钠和AgNO3，采用共沉淀法制备了AgCl掺杂型PSt/TiO2核壳微球。对其在180°C进行高温液相预处理、80°C干燥、500°C煅烧等制备了AgCl掺杂型TiO2复合空心微球AgCl-TiO2，并对其进行了SEM、TEM、XRD、EDS、BET等表征。最后考察了AgCl-TiO2复合空心微球在紫外光与可见光下对RhB降解的催化活性。实验结果表明，在紫外光下TiO2及Ag含量为0.1%（nAg/nTi）的AgCl-TiO2复合空心微球活性最高，30min时对RhB的降解率比未掺杂AgCl的TiO2空心微球提高了13%；虽然AgCl-TiO2在可见光下远低于紫外光下的光催化活性，但与纯TiO2空心纳米微球相比其催化活性明显增强。Ag含量为nAg/nTi=2.0%的AgCl-TiO2复合空心微球催化活性最高，120min时对RhB的降解率比不含AgCl的TiO2空心微球提高了38%，对AgCl-TiO2在可见光下的催化机理进行了深入讨论。并同Ag-TiO2复合空心微球的催化活性进行了比较。

全文目录


摘要  7-8
Abstract  8-10
第一章 绪论  10-22
  1.1 引言  10-11
  1.2 TiO_2简介及光催化机理  11-12
  1.3 TiO_2光催化活性的影响因素  12-13
    1.3.1 自身因素  12
    1.3.2 环境因素  12-13
  1.4 纳米 TiO_2光催化剂的制备  13-14
    1.4.1 气相法  13-14
    1.4.2 液相法  14
  1.5 TiO_2光催化剂的改性  14-20
    1.5.1 金属掺杂  15-16
    1.5.2 非金属掺杂  16-18
    1.5.3 金属与非金属共掺杂  18-19
    1.5.4 半导体复合  19-20
    1.5.5 表面光敏化  20
  1.6 本课题的提出及研究内容  20-22
第二章 实验方法  22-26
  2.1 试剂与仪器  22-23
    2.1.1 实验试剂  22
    2.1.2 实验仪器  22-23
  2.2 PSt 纳米微球模板的制备  23-24
  2.3 PSt/TiO_2核壳微球及掺杂型 TiO_2空心微球的制备  24
  2.4 模板胶粒、核壳微球及掺杂型 TiO_2空心微球的表征  24-25
  2.5 掺杂型 TiO_2复合空心微球光催化活性测试  25-26
第三章 Ag 掺杂型 TiO_2纳米空心微球的结构表征及光催化性能  26-38
  3.1 引言  26
  3.2 PSt 乳胶粒、PSt/TiO_2核壳粒子及 Ag-TiO_2复合空心微球的形态表征  26-28
  3.3 Ag-TiO_2复合空心微球的晶体结构  28-30
  3.4 Ag-TiO_2复合空心微球的比表面及孔结构  30-31
  3.5 PSt、PSt/TiO_2及 Ag-TiO_2空心微球的基本组成  31-32
  3.6 Ag-TiO_2复合空心微球的元素组成  32-33
  3.7 Ag-TiO_2复合空心微球的 UV-Vis 光吸收性能  33
  3.8 Ag-TiO_2复合空心微球光催化降解 RhB  33-35
  3.9 结论  35-38
第四章 AgCl 掺杂 TiO_2纳米空心微球的结构表征及光催化性能  38-50
  4.1 引言  38
  4.2 PSt 模板、PSt/TiO_2核壳微球及 AgCl-TiO_2复合空心微球的形态表征  38-39
  4.3 AgCl-TiO_2复合空心微球的元素组成及晶体结构  39-41
  4.4 AgCl-TiO_2复合空心微球的比表面及孔结构  41-42
  4.5 AgCl-TiO_2空心微球的基本组成  42-43
  4.6 AgCl-TiO_2复合空心微球的 UV-Vis 光吸收性能  43-44
  4.7 AgCl-TiO_2复合空心微球光催化降解 RhB  44-47
  4.8 结论  47-50
第五章 结论  50-52
参考文献  52-64
致谢  64-66
附录  66

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中图分类: > 数理科学和化学 > 化学 > 无机化学 > 金属元素及其化合物 > 第Ⅳ族金属元素及其化合物 > 钛副族（ⅣB族金属元素） > 钛Ti
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