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纳米二氧化钛的制备及光催化性能研究

作　者: 王潺
导　师: 乔学亮；邱小林
学　校: 华中科技大学
专　业: 材料学
关键词: 二氧化钛 光催化 板钛矿 氯化银 环氧丙烷
分类号: O643.36
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
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内容摘要


纳米二氧化钛因为其高效、无毒、稳定、成本较低等优点,在半导体材料中脱颖而出,成为应用最广的光催化剂,被广泛用于废水废气处理、光催化制氢、光电池、抗菌等领域,带来巨大的环境、社会、经济效益。但同时,关于二氧化钛的研究还远远不够充分,在制备工艺和光催化效率的提高等方面仍有很大的改进空间。此外,关于板钛矿相二氧化钛的研究也鲜见报道。因此本论文针对这些问题进行了一些探索。以廉价的四氯化钛为原料,分别采用水热法和沉淀法合成了不同晶型的纳米二氧化钛粉体,并对其进行了改性处理,利用XRD、TEM、BET等测试手段对样品的结构、粒径及形貌进行了表征,然后以紫外光下降解甲基橙为参考考察了样品的光催化活性。水热法合成的二氧化钛为金红石相及板钛矿相/金红石相混晶二氧化钛,随着水热条件的变化,其结构和性能也随之变化,其中160℃水热18h制得的样品板钛矿（Brookite）与金红石相（Rutile）比例约为B/R=22/78,晶粒大小约为21.3nm,光催化活性最好,300W紫外光照30min,甲基橙降解率可达到76.5%。以环氧丙烷（C3H6O）为修饰剂,沉淀法合成的二氧化钛为锐钛矿相/金红石相混晶二氧化钛,其中400℃600℃煅烧的样品分散较为均匀,结晶完整,且晶相纯度很高。在此基础上添加不同质量的硝酸银（AgNO3）合成了氯化银/二氧化钛（AgCl/TiO2）复合半导体,并考察了复合氯化银前后光催化活性的变化,发现硝酸银添加量mAgNO3/mTiO2=0.25%时降解效率最高。

全文目录


摘要  4-5
ABSTRACT  5-10
1 绪论  10-25
  1.1 纳米二氧化钛的性能及应用  10-13
    1.1.1 纳米二氧化钛的晶体结构和基本性质  10-12
    1.1.2 纳米二氧化钛在光催化方面的应用  12-13
    1.1.3 纳米二氧化钛在其它方面的应用  13
  1.2 纳米二氧化钛的光催化活性  13-19
    1.2.1 纳米二氧化钛的光催化机理  13-15
    1.2.2 影响二氧化钛光催化活性的因素  15-17
    1.2.3 提高二氧化钛光催化活性的方法  17-19
  1.3 纳米二氧化钛粉体的制备方法  19-23
    1.3.1 溶胶-凝胶法  19-20
    1.3.2 微乳液法  20-21
    1.3.3 水热法  21
    1.3.4 沉淀法  21-23
  1.4 板钛矿相二氧化钛概述  23
  1.5 本课题的研究目的和研究内容  23-25
2 水热法制备纳米二氧化钛及光催化性能研究  25-46
  2.1 引言  25
  2.2 纳米二氧化钛的水热制备及表征  25-29
    2.2.1 试剂及仪器  25-26
    2.2.2 纳米二氧化钛的制备  26-27
    2.2.3 表征方法  27-29
  2.3 纳米二氧化钛的结构、形貌、粒径分析  29-33
    2.3.1 不同水热温度对纳米二氧化钛结构的影响  29-30
    2.3.2 水热时间对纳米二氧化钛结构的影响  30-31
    2.3.3 水热温度对二氧化钛比表面积的影响  31-32
    2.3.4 水热时间对二氧化钛比表面积的影响  32
    2.3.5 不同水热温度对二氧化钛形貌的影响  32-33
  2.4 纳米二氧化钛光催化活性的测试及结果分析  33-45
    2.4.1 甲基橙的性质与光降解机理  34-35
    2.4.2 实验材料与方法  35-37
    2.4.3 光催化测试结果与分析  37-45
  2.5 本章小结  45-46
3 沉淀法制备氯化银复合纳米二氧化钛及光催化性能研究  46-58
  3.1 引言  46
  3.2 环氧丙烷修饰沉淀法制备氯化银复合纳米二氧化钛及表征  46-49
    3.2.1 试剂及仪器  46-47
    3.2.2 纳米二氧化钛及氯化银复合纳米二氧化钛的制备  47-49
    3.2.3 表征方法  49
  3.3 纳米二氧化钛的结构、形貌及光催化活性分析  49-53
    3.3.1 不同煅烧温度制得的样品XRD 分析  49-51
    3.3.2 不同煅烧温度制得的样品TEM 分析  51-52
    3.3.3 光催化活性评价  52-53
  3.4 氯化银复合纳米二氧化钛的结构、形貌及光催化活性分析  53-56
    3.4.1 氯化银含量对光催化剂物相结构的影响  53-54
    3.4.2 氯化银含量对光催化剂形貌的影响  54-55
    3.4.3 光催化活性评价  55-56
  3.5 本章小结  56-58
4 全文总结与展望  58-60
致谢  60-61
参考文献  61-71
附录 攻读硕士学位期间发表的论文  71

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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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