学位论文 > 优秀研究生学位论文题录展示

二氧化钛中空微球的制备及光催化性能研究

作　者: 朱发德
导　师: 刘嘉宁
学　校: 湖北工业大学
专　业: 材料学
关键词: 二氧化钛 中空微球 单分散 溶胶凝胶法 光催化性能
分类号: TB383.4
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
下　载: 126次
引　用: 0次
阅　读: 论文下载
 

内容摘要


TiO2具有良好的光催化活性及化学稳定性,且价廉无毒,在污水处理、太阳能电池等众多领域具备极好的应用前景,其作为光催化材料近年来越来越被人们所关注。但是目前产业化的纳米TiO2光催化材料依然存在明显的缺陷,如TiO2粒子的尺寸很难做到10nm以下,且TiO2使用过程中的团聚问题难以解决;其能带结构决定了其只能吸收利用紫外线部分,对太阳能利用率较低（5%）,且在使用过程中难以回收并重复利用。为解决以上缺陷,本论文以国内外文献很少涉及的近100nmTiO2中空微球为目标,以单分散聚苯乙烯微球为模板,采用溶胶凝胶法进行包覆,并经高温煅烧制备了单分散中空TiO2微球,对微球制备过程中各影响因素、微球结构、光催化性能进行较深入的探讨。论文首先以苯乙烯为主单体、甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化胺（DMC）为共聚单体,采用无皂乳液聚合法合成单分散阳离子苯乙烯（PS）微球,并研究了引发剂（AIBA）、单体（St）和共聚单体（DMC）的用量对PS微球的粒径、粒径分布及表面形貌的影响。FT-IR结果显示DMC已经接入到PS分子链中。反应温度为70℃时,反应8小时即可达到合适的转化率;当AIBA量为0.4g时,可制备粒径约130nmPS微球,分散系数为0.018,微球呈现良好的单分散性;当DMC量为0.20.8g时微球的平均粒径变化不大。论文以单分散阳离子PS微球为模板,以钛酸四丁酯（TBOT）为前驱体,采用溶胶-凝胶法制备了PS/TiO2复合微球。实验发现随着TBOT加入量的增加,TiO2壳层厚度增加,且表面显得很粗糙。当氨水滴加速率为11.5ml/min时,微球表面比较光滑,而随着滴加速率增加,微球表面也会变得粗糙,甚至球形形貌变得不规则。将所得TiO2复合微球在高温煅烧除去聚苯乙烯模板即可得到TiO2中空微球,TEM照片显示微球形态保持完好。文中研究了TiO2中空微球对甲基橙的光催化性能。发现经过500℃煅烧得到的锐钛矿型TiO2中空微球表现出良好的光催化活性,与商品化P25 TiO2纳米粒子的光催化活性相当,但中空微球易于分离提纯,且在三次重复使用过程中,TiO2样品对甲基橙均有明显的降解,降解率没有明显减弱。

全文目录


摘要  4-5
Abstract  5-9
第1章 引言  9-23
  1.1 概述  9-10
  1.2 Ti0_2 光催化机理  10-11
  1.3 Ti0_2 光催化性能改进措施  11-14
    1.3.1 复合半导体  11-12
    1.3.2 染料敏化  12
    1.3.3 贵金属沉积  12-13
    1.3.4 离子掺杂  13
    1.3.5 非金属掺杂  13
    1.3.6 增加表面缺陷结构  13-14
  1.4 Ti0_2 光催化剂的应用  14-16
    1.4.1 污水处理  14
    1.4.2 空气净化  14-15
    1.4.3 抗菌、防霉、除臭  15
    1.4.4 光致超亲水性  15
    1.4.5 太阳能转换  15-16
  1.5 Ti0_2 中空微球的研究进展  16-21
    1.5.1 喷雾反应法  16-17
    1.5.2 模板法  17-20
    1.5.3 微乳液聚合法  20
    1.5.4 自组装法  20-21
    1.5.5 溶剂热法  21
  1.6 本论文工作提出  21-23
第2章 单分散阳离子苯乙烯微球的制备  23-36
  2.1 引言  23
  2.2 实验部分  23-27
    2.2.1 实验用主要试剂  23-24
    2.2.2 主要实验仪器  24
    2.2.3 试剂前处理  24-25
    2.2.4 单分散阳离子PS 微球的制备  25-27
  2.3 结果与讨论  27-35
    2.3.1 无皂乳液聚合反应机理  27-28
    2.3.2 反应温度及时间的确定  28-30
    2.3.3 引发剂(AIBA)的影响  30-32
    2.3.4 共聚单体（DMC）的影响  32-34
    2.3.5 共聚物结构表征  34-35
  2.4 本章小结  35-36
第3章 模板/溶胶-凝胶法制备二氧化钛复合微球  36-52
  3.1 引言  36-37
  3.2 实验部分  37-39
    3.2.1 实验用主要试剂  37
    3.2.2 实验用主要仪器与设备  37
    3.2.3 Ti0_2 聚合物复合微球的制备  37-38
    3.2.4 Ti0_2 中空微球的制备  38
    3.2.5 分析与测试  38-39
  3.3 结果与讨论  39-51
    3.3.1 Ti0_2 包覆PS 微球机制  39-41
    3.3.2 PS 微球表面Zeta 电位的对包覆的影响  41-43
    3.3.3 TBOT 用量的影响  43-45
    3.3.4 氨水滴加速率对包覆的影响  45-47
    3.3.5 Ti0_2 中空微球的制备  47-48
    3.3.6 Ti0_2 中空微球红外光谱分析  48-49
    3.3.7 中空Ti0_2 微球XRD 分析  49-51
  3.4 本章小结  51-52
第4章 二氧化钛中空微球光催化性能研究  52-65
  4.1 引言  52
  4.2 实验部分  52-56
    4.2.1 实验用主要试剂  52
    4.2.2 实验用主要仪器  52-53
    4.2.3 光催化活性评价  53-56
  4.3 结果与讨论  56-63
    4.3.1 Ti0_2 中空微球光催化反应机制  56-57
    4.3.2 Ti0_2 中空微球降解甲基橙的实验研究  57-63
  4.4 本章小结  63-65
第5章 全文结论  65-67
参考文献  67-72
致谢  72

相似论文

  1. 基于酚醛树脂活性炭的制备及负载TiO2吸附—光催化性能,TQ424.19
  2. Bi3.25La0.75Ti3O12（BLT）纳米管/线的合成工艺研究,TB383.1
  3. 水热法制备氧化物中空微球,TB383.4
  4. 纳米TiO_2复合物光催化氧化脱除单质汞的实验研究,X51
  5. PS/SiO_2核壳复合微球的制备,TB383.4
  6. 纳米硅胶表面分子印记聚合物的制备及其在毒死蜱农药残留检测中的应用,TQ450.263
  7. 硅基复合锂离子电池负极材料的研究,TM912
  8. 介孔SiO_2/聚酰胺反渗透复合膜的制备,P747
  9. 新型有机—无机杂化光学薄膜的光敏特性研究,O484.41
  10. 纳米TiO_2复合物光催化氧化脱除单质汞的实验研究,X701.2
  11. 分步水热处理制备单分散胶体碳微球的研究,TB383.1
  12. SiO_2掺稀土Eu~（3+）发光材料的制备与性能表征,TB34
  13. 超临界流体对聚合物微球的影响及无机中空微球的制备,O631.3
  14. SnO_2/Sn/C复合锂离子电池负极材料的制备及其结构与性能研究,TM912
  15. 氧化锌薄膜的阻变性能研究,O484.4
  16. 单分散壳聚糖纳米粒子的制备及其载体应用的研究,TB383.1
  17. 非磁性元素掺杂稀磁半导体和复合软磁材料的研究,TB383.1
  18. 二氧化钛纳米材料制备及光催化性能,TB383.1
  19. 水热法合成锰掺硫化锌纳米颗粒及其荧光性能研究,TB383.1
  20. 基于超临界流体技术的银杏黄酮提取和微粒化过程研究,TQ461
  21. 自稳定沉淀聚合制备马来酸酐—双环戊二烯共聚物微球,O631.3

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
© 2012 www.xueweilunwen.com