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混晶纳米二氧化钛乳液的制备及性能研究

作　者: 张永芬
导　师: 丁士文
学　校: 河北大学
专　业: 无机化学
关键词: 纳米二氧化钛乳液混晶制备光催化应用
分类号: O614.411
类　型: 硕士论文
年　份: 2007年
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内容摘要

纳米二氧化钛是一种新型的半导体材料,化学性质稳定、耐酸碱性好、对生物无毒无害,是目前应用最广泛的光催化氧化材料。但是由于二氧化钛是宽禁带半导体材料(3.2eV),只能吸收利用波长λ<387.5 nm的紫外光,而对可见光的吸收较差。如果将光谱响应范围拓宽到可见区,将会对二氧化钛光催化在环境净化中的应用带来更广阔的前景。研究表明,采用有机染料光敏化、贵金属沉积、金属离子掺杂、半导体-半导体耦合等方法来对二氧化钛进行改性,可以提高光子的利用率,使光催化效率有所提高,但是以上方法却存在着反应稳定性差、价格昂贵、操作工艺繁琐等弊端。本文对纳米二氧化钛半导体光催化材料的研究及应用进行了综合性评述,详细研究了混晶纳米二氧化钛乳液的制备过程及光催化降解染料、菌类、农药等的应用,并取得了良好的效果。本文以普通廉价易得的无机盐TiCl4为原料,采用常压液相、两步水解法,制备了金红石含量可任意调控的一系列混晶纳米二氧化钛乳液。结构表征表明：通过控制在酸性介质中的反应时间,可以得到金红石含量不同的混晶纳米二氧化钛；同时控制添加表面活性剂的量,可以得到分散性好、光催化性能优良的混晶纳米二氧化钛乳液。实验证实：在酸性介质中反应20 min,金红石含量为32%,表面活性剂op-10添加10mL/mol时,所制备的乳液光催化降解酸性红3R的能力最好。以太阳光或日光灯为光源,利用最佳工艺合成的混晶纳米二氧化钛乳液进行了染料酸性红B的脱色降解、抗菌、抗农药性能的系统研究,并与纯锐钛矿纳米二氧化钛乳液和韩国E&B株式会社生产的乳液进行了对比。实验证实：此混晶乳液在太阳光或日光灯辐照下的光催化性能明显优于纯锐钛矿乳液和韩国样品乳液,同时对光催化过程中模拟污染物的初始pH值、催化剂和污染物的初始浓度等影响因素进行了详细探讨。

全文目录

摘要  5-6
Abstract  6-11
第1章绪论  11-22
  1.1 引言  11-12
  1.2 纳米TiO_2的晶体结构和光催化的原理  12-14
    1.2.1 纳米TiO_2的晶体结构  12-13
    1.2.2 纳米TiO_2光催化的原理  13-14
  1.3 纳米TiO_2光催化材料的制备方法  14-17
    1.3.1 纳米TiO_2粉体的制备方法  14-16
    1.3.2 纳米TiO_2乳液的制备方法  16-17
  1.4 纳米TiO_2在光催化领域的应用研究现状  17-18
    1.4.1 降解染料及农药废水  17-18
    1.4.2 空气净化  18
    1.4.3 含有机污染物废水处理  18
    1.4.4 光催化抗菌方面的应用  18
  1.5 纳米TiO_2光催化材料的改性和发展方向  18-21
    1.5.1 金属离子掺杂  19
    1.5.2 TiO_2表面贵金属沉积  19
    1.5.3 TiO_2的表面光敏化  19-20
    1.5.4 复合半导体  20
    1.5.5 混晶效应  20-21
  1.6 本文研究内容、目的和意义  21-22
第2章混晶纳米二氧化钛乳液的制备及表征  22-30
  2.1 引言  22-23
  2.2 实验部分  23-24
    2.2.1 实验仪器和药品  23
    2.2.2 样品的制备过程  23
    2.2.3 光吸收性能实验  23
    2.2.4 光催化性能实验  23-24
    2.2.5 混晶纳米二氧化钛及其乳液的表征  24
  2.3 结果与讨论  24-29
    2.3.1 反应介质酸碱度对晶型的影响  24
    2.3.2 碱性条件下的pH值对乳液光催化性能的影响  24-25
    2.3.3 酸性条件下的反应时间(t_1)对混晶中金红石含量及乳液光催化性能的影响  25-26
    2.3.4 表面活性剂op-10添加量对乳液分散性影响  26-27
    2.3.5 混晶纳米二氧化钛分散乳液的表征  27-28
    2.3.6 光催化性能  28-29
  2.4 结论  29-30
第3章混晶纳米TiO_2乳液的抗菌性能研究  30-35
  3.1 引言  30-31
  3.2 实验部分  31-32
    3.2.1 试剂和仪器  31
    3.2.2 供试菌种  31
    3.2.3 培养基  31
    3.2.4 抗菌实验  31-32
  3.3 结果与讨论  32-35
    3.3.1 样品的抗菌性能(抑菌圈法)  32-33
    3.3.2 样品的抗菌性能(稀释涂布平板法)  33-35
第4章混晶纳米二氧化钛乳液光催化降解农药的研究  35-43
  4.1 引言  35-36
  4.2 实验部分  36
    4.2.1 药品和仪器  36
    4.2.2 光催化性能测试  36
  4.3 结果和讨论  36-42
    4.3.1 反应动力学  36-37
    4.3.2 溶液初始pH值的影响  37-38
    4.3.3 催化剂用量的影响  38
    4.3.4 农药初始浓度的影响  38-39
    4.3.5 光照和催化剂的影响  39-40
    4.3.6 光辐照时间的影响  40-41
    4.3.7 三种光催化剂对农药降解性能的影响  41-42
  4.4 结论  42-43
第5章混晶纳米二氧化钛乳液光催化降解酸性红B的研究  43-49
  5.1 引言  43
  5.2 实验部分  43-44
    5.2.1 试剂和仪器  43-44
    5.2.2 光催化性能实验  44
  5.3 结果与讨论  44-48
    5.3.1 pH值的影响  44-45
    5.3.2 TiO_2量的影响  45-46
    5.3.3 酸性红B初始浓度的影响  46-47
    5.3.4 光照和催化剂的影响  47-48
    5.3.5 三种样品光催化效果比较  48
  5.4 结论  48-49
第6章结论  49-50
参考文献  50-56
附录  56-57
致谢  57

混晶纳米二氧化钛乳液的制备及性能研究

内容摘要

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