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纳米结构锆基微球的制备及其光催化性能的研究

作　者: 侯丽雪
导　师: 宋秀芹
学　校: 河北师范大学
专　业: 无机化学
关键词: ZrO2 ZrO2/TiO2 空心微球 核-壳结构 光催化
分类号: O614.412
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
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内容摘要


纳米半导体光催化技术被广泛的应用于治理环境污染及水处理方面等。而ZrO2作为半导体光催化剂,具有酸碱性、氧化还原性于一体的独特性能,并且当赋予ZrO2纳米尺寸、特殊形貌及孔道结构时,又同时具有了大比表面积、丰富的表面氧缺位和强离子交换能力的优点,因此,ZrO2在光催化领域具有潜在的应用价值。本文针对ZrO2禁带宽度较宽导致引发化学反应时对紫外光要求较高,且光催化活性偏低的缺点,利用简单易行的工艺,制备了纳米结构氧化锆微球,并以两种方式进行TiO2对ZrO2的掺杂改性,希望从制备纳/微米材料和半导体复合两个方面入手,来降低ZrO2的禁带宽度以提高ZrO2光催化效率。主要研究内容如下:第一,综述了半导体光催化的概念、原理、提高光催化性能的途径以及ZrO2半导体在光催化中的研究现状。第二,通过微波-醇热相结合的方法,以ZrOCl2·8H2O和钛酸四丁酯为原料,酵母菌为模板,制备了ZrO2和钛掺杂ZrO2纳米结构空心微球。主要对生成产物的形貌、晶型、能谱、紫外吸收光谱、比表面积以及红外吸收光谱进行了表征和分析,并对空心微球形成机理进行了初步的探讨。第三,以自制的ZrO2微球为核材料,以四氯化钛为钛源,通过自组装机理引导制备了核-壳结构ZrO2/TiO2。主要考察了TiCl4/HCl溶胶的浓度、水浴反应时间对产物的形貌、晶型结构、紫外吸收光谱的影响,同时对其反应机理进行了初步研究。第四,通过光催化降解甲基橙的实验,验证了ZrO2空心微球、ZrO2微球、锆基微球的光催化活性,摸索出最佳的实验条件;对比钛掺杂ZrO2空心球和核-壳ZrO2/TiO2两者的光催化活性,分析了两者光催化活性提高的原因。

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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） > 锆Zr
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