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水热及微波水热法合成超细纳米TiO2的研究

作　者: 高跃
导　师: 辛柏福
学　校: 黑龙江大学
专　业: 分析化学
关键词: 二氧化钛 胶溶 水热 微波水热 光催化
分类号: TB383.1
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
下　载: 121次
引　用: 1次
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内容摘要


本论文以TiCl4为原料,以聚丙烯酸（PAA）为表面修饰剂,在传统胶溶法的基础上,进一步通过水热处理或微波水热处理制备了一系列超细纳米TiO2催化剂,利用XRD、BET、TEM、XPS等分析手段对其结构和形貌进行了表征。详细研究了水热及微波水热处理条件、修饰剂含量等因素对超细纳米TiO2晶型结构与活性的影响,并分别以罗丹明B、甲苯和乙醛为降解对象,评估了两种合成方法所制备的超细纳米TiO2的光催化活性。通过大量实验,确定了最佳合成工艺条件,水热体系:水热温度180℃,水热时间8h,PAA的添加量为12%;微波水热体系:微波水热温度180℃,微波水热时间30min,微波水热功率800W,PAA的添加量为15%。实验结果表明,水热及微波水热处理提高了TiO2的晶化度,PAA修饰抑制了TiO2粒子进一步的生长与团聚。XRD与TEM结果表明纳米TiO2晶型以锐钛矿相为主,其粒径为913nm,晶化度高,粒径小,分散性较好。XPS结果表明在最佳工艺条件下制备的纳米TiO2表面羟基氧、表面吸附氧以及氧空位的数量比未经处理的TiO2有所增加,这些因素有效改善了光催化活性。经过水热及微波水热处理后制备的纳米TiO2,对罗丹明B的降解率分别达到85%与89%,均大大优于P25。对气相中甲苯及乙醛也表现出良好的光催化性能。

全文目录


中文摘要  3-4
Abstract  4-8
第1章 绪论  8-24
  1.1 前言  8
  1.2 纳米TiO_2 光催化剂概述  8-10
    1.2.1 纳米TiO_2 研究进展  8-9
    1.2.2 纳米TiO_2 光催化机理  9-10
  1.3 纳米TiO_2 光催化剂的制备  10-16
    1.3.1 液相法  10-14
    1.3.2 气相法  14-16
  1.4 微波化学概述  16-18
    1.4.1 微波辐射原理  16-17
    1.4.2 微波水热特点  17
    1.4.3 微波水热法制备纳米TiO_2 的研究进展  17-18
  1.5 纳米TiO_2 光催化材料的应用  18-21
    1.5.1 污水处理  18-19
    1.5.2 空气净化  19-20
    1.5.3 杀菌消毒  20
    1.5.4 防污自清洁  20
    1.5.5 染料敏化太阳能电池  20-21
    1.5.6 紫外线屏蔽  21
  1.6 本论文研究主要内容  21-23
  1.7 课题来源  23-24
第2章 实验材料与方法  24-32
  2.1 实验试剂与仪器  24-26
    2.1.1 实验试剂  24
    2.1.2 实验仪器  24-26
  2.2 光催化剂制备方法  26-27
    2.2.1 TiC14 水溶液的配置  26
    2.2.2 催化剂的制备  26-27
  2.3 材料表征方法  27-29
    2.3.1 X 射线衍射分析（XRD）  27
    2.3.2 比表面积分析（BET）  27-28
    2.3.3 透射电镜测试（TEM）  28
    2.3.4 X 射线光电子能谱分析（XPS）  28-29
  2.4 光催化剂效能评价方法  29-32
    2.4.1 罗丹明B 光催化实验  29-30
    2.4.2 气相光催化实验  30-32
第3章 水热法制备超细纳米TiO_2的结构及性能研究  32-47
  3.1 引言  32
  3.2 水热法制备的超细纳米TiO_2 表征  32-40
    3.2.1 超细纳米TiO_2 粉体的X 射线衍射表征  32-35
    3.2.2 超细纳米TiO_2 粉体的BET 测定  35-37
    3.2.3 超细纳米TiO_2 粉体的TEM 分析  37-39
    3.2.4 超细纳米TiO_2 粉体的XPS 分析  39-40
  3.3 光催化性能研究  40-45
    3.3.1 罗丹明B 光催化实验  40-43
    3.3.2 催化剂稳定性研究  43-44
    3.3.3 纳米TiO_2 光催化降解典型气体污染物的实验  44-45
  3.4 本章小结  45-47
第4章 微波水热法制备超细纳米TiO_2的结构及性能研究  47-63
  4.1 引言  47-48
  4.2 微波水热法制备超细纳米TiO_2 表征  48-56
    4.2.1 超细纳米TiO_2 粉体的XRD 表征  48-52
    4.2.2 超细纳米TiO_2 粉体的BET 测定  52-54
    4.2.3 超细纳米TiO_2 粉体的TEM 分析  54-55
    4.2.4 超细纳米TiO_2 粉体的XPS 分析  55-56
  4.3 光催化性能研究  56-62
    4.3.1 罗丹明B 光催化实验  56-59
    4.3.2 催化剂稳定性实验  59-60
    4.3.3 甲苯、乙醛气相光催化实验  60-62
  4.4 本章小结  62-63
结论  63-64
参考文献  64-71
致谢  71

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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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