光催化技術(shù)在解決環(huán)境污染問題和緩解能源危機(jī)方面具有重要研究?jī)r(jià)值。近年來通過改性傳統(tǒng)光催化劑、開發(fā)新型光催化劑以及改善光催化實(shí)驗(yàn)條件等方法來提升光催化性能成為研究熱點(diǎn)。基于此,本文研究制備了兩種不同的光催化劑,并將其應(yīng)用于光催化降解有機(jī)污染物和光催化產(chǎn)氫兩方面,樣品表現(xiàn)出優(yōu)異的催化性能。對(duì)于促進(jìn)光催化領(lǐng)域的研究及發(fā)展具有重要意義。本論文研究?jī)?nèi)容如下:（1）首先,本文以鈦酸四丁酯、無水乙醇和硼酸為原料,利用水熱法制備了系列硼酸功能化TiO₂光催化劑（TiO₂-xB-y）。所得樣品通過TEM、SEM、XRD、Raman、氮?dú)馕摳綄?shí)驗(yàn)、UV-vis、XPS以及NH₃-TPD等多種測(cè)試手段進(jìn)行了表征。結(jié)果表明:硼酸用量及煅燒溫度是影響TiO₂光催化劑結(jié)構(gòu)特征的重要因素。硼酸不僅在水熱過程中脫水促進(jìn)了鈦酸四丁酯的水解,而且在煅燒過程中,硼酸還起著固體模板支撐TiO₂的作用,以生成具有大比表面積和孔結(jié)構(gòu)的催化劑;同時(shí)適量的硼酸有利于制備出具有高（001）/（101）晶面比的TiO_... 

【文章來源】：河北大學(xué)河北省

【文章頁(yè)數(shù)】：69 頁(yè)

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【部分圖文】：

光催化反應(yīng)原理圖

第一章緒論3圖1-1光催化反應(yīng)原理圖依據(jù)光催化反應(yīng)原理，半導(dǎo)體的帶隙決定其光學(xué)吸收性能，若想實(shí)現(xiàn)對(duì)可見光的應(yīng)用，則半導(dǎo)體光催化劑的禁帶寬度必須符合要求。半導(dǎo)體的光吸收閾值λg（nm）與禁帶寬度Eg（eV）之間的關(guān)系為λg（nm）=1240/Eg（1.1）從公式1.1中可以看出，半導(dǎo)體的禁帶寬度Eg越小，光吸收閾值λg越大，越有利于吸收可見光。太陽(yáng)光譜中，可見光的波長(zhǎng)范圍為380nm~780nm，根據(jù)圖1-2所列的禁帶寬度Eg與光吸收閾值λg的理論對(duì)應(yīng)關(guān)系可知，若想充分利用可見光作為光催化的能量來源，半導(dǎo)體催化劑的禁帶寬度應(yīng)小于3.3eV，考慮到實(shí)際應(yīng)用過程中的不確定因素，理想的可見光半導(dǎo)體催化劑的禁帶寬度小于3.0eV。圖1-2半導(dǎo)體光催化劑的禁帶寬度Eg與光吸收閾值λg的理論對(duì)應(yīng)關(guān)系圖

第一章緒論7還有共摻雜方法來改性催化劑。共摻雜分為金屬與金屬元素之間的共摻雜，非金屬與非金屬元素之間的共摻雜，此外，金屬元素與非金屬元素之間也可共摻雜，其特點(diǎn)是改變催化劑導(dǎo)帶及價(jià)帶，進(jìn)而提升氧化還原能力。Zhuang等人研究Sn和N摻雜劑的協(xié)同作用，以增強(qiáng)在可見光或模擬太陽(yáng)光照射下銳鈦礦型TiO2的光催化性能[35]。1.6.2染料敏化鑒于一些半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)帶隙較寬（例如TiO23.2eV），僅對(duì)紫外區(qū)的光有響應(yīng)而不能利用可見光。通過染料敏化拓寬光催化劑的光響應(yīng)范圍是光催化劑改性的有效途徑之一[36,37]。其機(jī)理是光催化劑吸附染料至其表面，表面的染料吸收可見光到達(dá)激發(fā)態(tài)，激發(fā)態(tài)的氧化還原電勢(shì)通常低于基態(tài)，當(dāng)激發(fā)態(tài)電勢(shì)比半導(dǎo)體CB電勢(shì)更低時(shí)，激發(fā)電子將轉(zhuǎn)移至半導(dǎo)體材料CB上，從而提升光催化反應(yīng)效率[38]。此外，在染料受光激發(fā)過程中，并沒有光生空穴的產(chǎn)生，故而避免了光生載流子的復(fù)合問題。染料敏化半導(dǎo)體系統(tǒng)在降解有機(jī)污染物及光催化分解水產(chǎn)氫產(chǎn)氧等方面應(yīng)用廣泛。Man等人開發(fā)了以過渡金屬（Mo、Mn、Fe、Co）摻雜的Ni2P納米粒子催化劑，當(dāng)不加入[Ru(bpy)3](ClO4)2為光敏劑時(shí)，NiFeP無產(chǎn)氫活性，而光敏劑的加入使過渡金屬摻雜的Ni2P納米粒子表現(xiàn)出優(yōu)異的產(chǎn)氫活性[8]。1.6.3構(gòu)成半導(dǎo)體異質(zhì)結(jié)圖1-2（a）異質(zhì)結(jié)型光催化反應(yīng)機(jī)理；（b）Z型異質(zhì)結(jié)光催化反應(yīng)機(jī)理構(gòu)建異質(zhì)結(jié)構(gòu)可以彌補(bǔ)單組份催化劑的活性不高的缺點(diǎn)而顯著提升催化劑性能[10,39,40]。根據(jù)導(dǎo)電類型不同，異質(zhì)結(jié)可以分為同型異質(zhì)結(jié)（N-n型結(jié)或P-p型結(jié)）和異型

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]結(jié)晶度,{001}/{101}晶面比和Au負(fù)載對(duì)熱處理TiOF2制備的銳鈦礦TiO2光催化活性的影響（英文）[J]. 王江炎,劉保順,中田一彌.  催化學(xué)報(bào). 2019(03)
[2]光催化分解水體系和材料研究[J]. 李敦鈁,鄭菁,陳新益,鄒志剛.  化學(xué)進(jìn)展. 2007(04)

碩士論文
[1]pH值對(duì)光催化降解水中苯酚和氯酚的影響[D]. 呂洋.哈爾濱工業(yè)大學(xué) 2008



本文編號(hào)：3356651