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《負(fù)載型和摻雜型納米tio,2制備及可見光催化性能研究》由會(huì)員上傳分享，免費(fèi)在線閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在學(xué)術(shù)論文-天天文庫。
1、天津大學(xué)碩士學(xué)位論文負(fù)載型和摻雜型納米TiO<,2>制備及可見光催化性能研究姓名：汪群申請(qǐng)學(xué)位級(jí)別：碩士專業(yè)：化學(xué)工藝指導(dǎo)教師：姜忠義20070101摘要納米Ti02光催化活性高、化學(xué)穩(wěn)定性好、無毒、光量子效率高，廣泛用作降解水中污染物的光催化劑，但它在非均相催化反應(yīng)中易團(tuán)聚、難回收以及在可見光下光催化效率低等問題，限制其工業(yè)化應(yīng)用。本論文以提高Ti02在可見光下的光催化活性且易于從反應(yīng)體系中分離為出發(fā)點(diǎn)，制備了Ti02一MWNTs復(fù)合材料以及C—Ti02和Ag／C．Ti02多孔網(wǎng)絡(luò)材料，并以在可見光下降解亞甲基藍(lán)(MB)為反應(yīng)模型，考察了
2、材料結(jié)構(gòu)對(duì)光催化活性的影響。以酸化后的多壁碳納米管為載體，用包覆～水熱法制備了Ti02．MWNTs復(fù)合催化劑。復(fù)合催化劑中Ti02含量大約為30％，TEM、HRTEM、FTIR和XPS證明Ti02納米粒子以共價(jià)健附著在MWNTs的外壁上。MWNTs能有效抑制Ti02納米粒子團(tuán)聚和板鈦礦的形成，同時(shí)由于MWNTs的強(qiáng)吸附性造成MWNTs和Ti02表面濃度差異，MB分子更易于從MWNTs表面擴(kuò)散至UTi02表面，從而使材料的光催化活性得到顯著提高。包覆一水熱法為在溫和條件下制備Ti02．MWNTs類似的復(fù)合材料提供了一種通用方法。以雞蛋殼膜為模
3、板，用改進(jìn)的溶膠一凝膠法制備了碳摻雜的Ti02納米多孔材料。SEM和TEM表明該材料是由直徑約為10．15am的納米粒子構(gòu)成Ti02纖維，然后由相互交聯(lián)的纖維構(gòu)成的多孔網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，但與原模板相比，Ti02纖維和孔都有一定的收縮，而且煅燒時(shí)間越長，收縮越嚴(yán)重。通過控制煅燒時(shí)間的長短，可以得到摻雜量不同的C．Ti02催化劑。XPS表明樣品中的碳是以活性炭和碳氧化合物形式存在的，并且形成一種復(fù)合層覆蓋在Ti02顆粒表面，提高了對(duì)反應(yīng)物的吸附性，利于電子的傳遞；而且增強(qiáng)了Ti02對(duì)400"'700nm區(qū)間內(nèi)可見光的吸收，使Ti02在可見光下的光催化活
4、性得到很大提高。銀納米晶／碳共摻雜的Ti02納米多孔材料，具有和模板類似的結(jié)構(gòu)，有稍微的收縮現(xiàn)象，表明在Ti02結(jié)晶過程中，Ag粒子能抑制纖維的收縮。TG分析表明：在除去模板過程中，Ti02納米粒子能促進(jìn)雞蛋殼膜的分解，而Ag粒子起相反作用。Ag納米晶和活性炭共摻雜，能極大增強(qiáng)Ti02對(duì)可見光的吸收(能吸收60％左右400"--600nm區(qū)間的可見光，50％左右600""1100am區(qū)間的可見光)。而且復(fù)合碳層和Ag粒子改變了催化劑表面性質(zhì)，提高了對(duì)反應(yīng)物的吸附性。此外，銀粒子可作為電子捕獲劑，能有效抑制光生載流子的復(fù)合。碳和Ag納米粒子的
5、協(xié)同作用，使Ag／C．Ti02復(fù)合材料在可見光下的光催化活性得到顯著提高。關(guān)鍵詞：Ti02，碳納米管，包覆～水熱法，模板法，碳摻雜，銀，光催化ABSTRACTTitaniumdioxide(Ti02)hasbeenextensivelyemployedasheterogeneousphotocatalystsforthedegradationofmanykindsofcontaminantsinwater,becauseofitsstrongoxidizingpower,lowcost，chemicalinertnessandlong—te
6、rmphotostability．However，therearetwoseriousproblemsobstructingitslarge-scalecommercialapplication：oneisitslowphotocatalyticactivityundervisiblelight；theotheristheaggregationamongnanoparticlesandtrickyseparationfromreactionsystem．Inthisdissertation，withtheaimofenhancingthep
7、hotocatalyticactivityofnano-Ti02undervisiblelightandfacilitatingtheseparationofphotocatalystfromreactionsystem，Ti02一MWNTsnanocompositesandC-dopedTi02andAg／C-Ti02compositeswithmacroporousnetworkhadbeenprepared．Theenhancedphotocatalyticactivityofas-preparedphotocatalystsWasp
8、robedbyphotodegradationreactionofmethyleneblueundervisible—lightirradiation．Ti02-MWNTscom
