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几种纳米材料的水热法合成与光催化性能表征

作　者: 吴文清
导　师: 吴瑛；吴廷华
学　校: 浙江师范大学
专　业: 物理化学
关键词: 水热法 光催化活性 MnWO4 PbS V2O5/TiO2
分类号: TB383.1
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
下　载: 43次
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内容摘要


在众多去除环境污染物的技术中,光催化技术是公认最有前途的方法之一。现如今新型高效纳米光催化剂的绿色合成是制约这一技术未来发展应用的关键。本论文旨在通过简单绿色的合成途径—水热法,制备不同的纳米材料,探究对材料形貌生长的影响因素,实现对材料形貌的可控合成；同时对所制备的样品进行光催化实验,挑选出性能优异的光催化剂。对样品进行XRD、SEM、EDS、FT-IR、Raman、PL等表征,揭示其光催化活性强弱的原因。主要内容归结如下：1、主要以MnCl2·4H2O和Na2WO4·2H20为原材料通过简单的水热法制备了不同形貌的MnWO4。产物经过XRD、SEM、EDS、Rama、PL分析。结果显示,pH值是影响产物形貌和组成的关进因素。简单阐述了MnWO4的生成机理。对样品进行了光催化降解丙酮的实验,结果显示棒状MnWO4具有最高的光催化活性,产生CO2的速率最高可达450μmolh-2、用Pb(NO3)2和NH2CSNH2为主要原料,研究了一种简单、低成本、环境友好、自模版水热法制备PbS纳米树枝；并且研究了一些反应影响因素(例如：Pb源、S源,Pb、S摩尔比和CTAB、EDA摩尔比,pH值等等)对其形貌的影响。对中间产物进行EDS、Raman、FT-IR分析,推断树枝状PbS的可能生长过程。比较了商业PbS和所制备树枝状PbS的光催化性能,结果显示特殊形貌的PbS在可见光下具有优异的催化降解罗丹明B(RhB)的性能。3、利用组合化学的方法,以三苯基胺类有机污染物孔雀石绿为降解对象,对复合光催化剂MOx/TiO2的降解性能进行筛选。结果表明V2O5/TiO2体系具有最优异的光催化降解性能。在此基础上,对V2O5/TiO2催化剂进行优化,结果表明当采用钛酸丁酯溶胶-凝胶法制备,V2O5/TiO2摩尔比为15%时有最佳的光降解效果,降解率可达96%。

全文目录


摘要  3-4
ABSTRACT  4-6
目录  6-9
第一章 绪论  9-20
  1.1 纳米材料概述  9-10
  1.2 纳米材料的特性  10-11
    1.2.1 小尺寸效应  10
    1.2.2 表面效应  10
    1.2.3 量子尺寸效应  10-11
    1.2.4 宏观量子隧道效应  11
  1.3 纳米材料的应用  11-15
    1.3.1 在化工领域的应用  11
    1.3.2 在光学方面的应用  11-12
    1.3.3 在生物医学领域的应用  12
    1.3.4 在分子组装方面的应用  12-13
    1.3.5 纳米材料在光催化方面的应用  13-15
  1.4 纳米材料的制备方法  15-18
    1.4.1 物理法  15-16
    1.4.2 化学法  16-17
    1.4.3 溶剂热法  17-18
  1.5 本论文的选题背景和研究内容  18-20
第二章 纳米MnWO_4形貌的可控制备及其光催化性能研究  20-33
  2.1 引言  20-21
  2.2 主要实验仪器与试剂  21-22
    2.2.1 实验仪器  21
    2.2.2 实验试剂  21-22
  2.3 纳米MnWO_4的制备  22-24
    2.3.1 Mn源对MnWO_4形貌的影响  22-23
    2.3.2 不同pH值制备的MnWO_4表征  23-24
  2.4 pH值对MnWO_4形貌的影响结果表征  24-29
    2.4.1 SEM表征  24-25
    2.4.2 EDS表征  25
    2.4.3 XRD表征  25-26
    2.4.4 Raman表征  26-28
    2.4.5 PL表征  28-29
  2.5 纳米MnWO_4光催化降解丙酮性能测试  29-32
    2.5.1 反应装置及催化剂活性评价方法  29-31
    2.5.2 结果与讨论  31-32
  2.6 本章小结  32-33
第三章 树枝状PbS的可控制备及其光催化性能研究  33-50
  3.1 引言  33-34
    3.1.1 PbS纳米晶体结构及用途  33
    3.1.2 纳米PbS制备概述  33-34
  3.2 主要实验仪器与试剂  34-35
    3.2.1 实验仪器  34-35
    3.2.2 实验试剂  35
  3.3 树枝状PbS的制备  35-36
  3.4 树枝状PbS的表征  36-44
    3.4.1 XRD表征  36-37
    3.4.2 Pb/S对树枝状PbS形貌的影响  37-38
    3.4.3 Pb源对树枝状PbS形貌的影响  38-39
    3.4.4 S源对树枝状PbS形貌的影响  39-40
    3.4.5 pH对树枝状PbS形貌的影响  40-41
    3.4.6 表面活性剂对树枝状PbS形貌的影响  41-44
  3.5 树枝状PbS制备过程中间物种的研究  44-46
    3.5.1 中间物的提取  44
    3.5.2 中间物的EDS表征  44-45
    3.5.3 中间物的FT-IR与Raman表征  45-46
    3.5.4 中间物的结构式推理  46
  3.6 树枝状PbS的光催化性能评价  46-48
    3.6.1 光催化降解RhB的反应装置图  47
    3.6.2 光催化降解RhB性能  47-48
  3.7 本章小结  48-50
第四章 V_2O_5/TiO_2纳米催化剂的制备及其光催化性能研究  50-60
  4.1 引言  50-51
  4.2 主要仪器与试剂  51
  4.3 催化剂的制备  51-52
    4.3.1 MO_X/TiO_2的制备  51
    4.3.2 V_2O_5/TiO_2的制备  51-52
  4.4 催化剂的筛选及表征  52
    4.4.1 组合化学法筛选催化剂  52
    4.4.2 催化剂的表征  52
  4.5 V_2O_5/TiO_2光催化活性评价  52-53
  4.6 组合化学法筛选催化剂结果  53
  4.7 不同掺杂量的V_2O_5/TiO_2催化剂比较研究  53-56
    4.7.1 XRD物相分析  53-54
    4.7.2 催化剂活性评价  54-56
  4.8 不同方法制备的V_2O_5/TiO_2催化剂比较研究  56-59
    4.8.1 SEM表征  56
    4.8.2 XRD物相分析  56-57
    4.8.3 UV-vis分析  57-58
    4.8.4 不同方法制备的催化剂活性评价  58-59
  4.9 本章小结  59-60
参考文献  60-67
作者简介、发表和撰写的主要文章目录  67-68
致谢  68-69

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中图分类: > 工业技术 > 一般工业技术 > 工程材料学 > 特种结构材料
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