近年來,半導體光催化劑的發(fā)展欣欣向榮,二維材料的基礎研究和技術路線得到了長足的發(fā)展,在廣泛的使用中也顯示出優(yōu)異的性能。對于二維半導體材料的光催化研究是解決目前環(huán)境問題的途徑之一,而二維氧化鈦納米材料（TiO₂）也被公認為是最有開發(fā)前景和應用潛力的環(huán)保型光催化材料。二維氧化鈦納米片（TNs）作為半導體光催化劑,具有廉價、穩(wěn)定性好、可重復使用等優(yōu)點,已被廣泛應用于光催化領域。但由于自身的電子-空穴對無效復合率較高、可見光利用率低、禁帶寬度較大等,限制了其在光催化降解有機物和產氫方面的使用。為了提高氧化鈦納米材料的光催化活性,解決催化劑的回收難題和滿足應用需求,本文提出采用層層自組裝（LbL）方法,在石英基底表面規(guī)則地制備有序的[氧化鈦（TNs）/聚電解質（聚丙烯基胺鹽酸鹽PAH、聚二烯丙基二甲基氯化銨PDDA、聚賴氨酸PLL）]有機無機復合光催化結構,研究有機聚電解質對于無機氧化鈦納米片性能影響的機理,探究各組分的協(xié)同效應、復合結構的性能變化規(guī)律。本文采用有機溶劑溶脹剝離法,將高溫固相合成的鈦酸鹽前驅體剝離成單層和少量多層的氧化鈦納米片,將其作為組裝基元,與聚電解質PA...

【文章頁數(shù)】：68 頁

【學位級別】：碩士

【部分圖文】：

圖1-1半導體光催化機理示意圖(Karthikeyan C,2020)

半導體的性質介于導體和絕緣體之間,在其特殊的能帶結構中,能量較低的價帶(VB)和能量較高的導帶(CB)之間存在一個禁帶(BandGap)。半導體材料的光催化反應主要經歷三個階段,如圖1-1所示:

圖1-2 p-n型異質結復合半導體能帶結構示意圖(M.Jaroniec,2017)

半導體復合。通過將不同類型的半導體進行復合,產生的特殊界面有利于光生電子的分離和傳輸,個體的光譜吸收范圍進行疊加之后可以擴大整體材料的光譜吸收范圍,帶來“1+1>2”的實際催化效率。異質結復合光催化材料可分為常規(guī)半導體-半導體復合、p-n型異質結和Z型異質結。如圖1-2,以p-n....

圖1-3纖鐵礦鈦酸鹽的晶體結構示意圖及剝離獲得單片層氧化鈦的流程(Sasaki T,1998)

通常情況下,母體層狀晶體需要用固態(tài)煅燒法在高溫下合成。圖1-3所示為固體鈦酸鹽層狀結構通過一系列手段剝離成氧化鈦納米片的過程。首先用酸性溶液處理層狀母晶,得到水合質子形態(tài)的層狀晶體,如H0.7Ti1.825O4·H2O,然后在水溶液中加入足夠數(shù)量的大分子有機離子,如四丁基銨陽離子....

圖1-4有機-無機納米復合材料的合成方法示意圖(J.C.Tan,2011)

幾十年以來,有機-無機復合材料的制備方法已經趨于成熟,人們通過控制各種不同制備條件合成出了許多具有優(yōu)異性能的多功能復合材料,主要方法有:溶膠-凝膠法、自組裝、蒸發(fā)沉積、化學和電氣技術、插層法、共混法、原位聚合法、原位生成法等(M.Nagalakshmi,2017;NursamN....

本文編號：4046727