本文關(guān)鍵詞：硅氟共摻雜二氧化鈦基復(fù)合材料的制備及其光催化性能研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：在過(guò)去幾十年中,光催化技術(shù)在解決環(huán)境污染方面引起了廣泛的關(guān)注。二氧化鈦(TiO_2)一直被認(rèn)為是最有效的金屬氧化物半導(dǎo)體光催化劑,但其禁帶寬度較大(3.2 eV),只能利用太陽(yáng)光中約4%的紫外光。在可見(jiàn)光區(qū)域,由于TiO_2的光吸收能力差,很難在能源和環(huán)境等方面得到更好地應(yīng)用。因此,開發(fā)新型的TiO_2使其在可見(jiàn)光下具有優(yōu)異的光催化性能具有極其重要的意義。本文旨在通過(guò)制備共摻雜TiO_2并對(duì)其進(jìn)行修飾和復(fù)合,來(lái)增強(qiáng)TiO_2在可見(jiàn)光區(qū)域的光吸收能力,從而提高其光催化活性。主要研究成果如下:(1)采用兩步合成法制備Si-F共摻雜TiO_2納米顆粒。通過(guò)控制Si摻雜量和體系pH值改變TiO_2納米顆粒的形貌和尺寸,并考察Si-F共摻雜TiO_2在紫外光和可見(jiàn)光下對(duì)有機(jī)污染物的光降解能力。結(jié)果表明,當(dāng)Si與Ti的摩爾比為10%且實(shí)驗(yàn)體系pH為12時(shí)樣品表現(xiàn)出最高光催化活性。自由基捕捉劑實(shí)驗(yàn)表明了羥基自由基在光催化反應(yīng)中起主要作用,而超氧負(fù)離子和空穴起輔助作用。研究證實(shí)Si和F共摻雜引起的協(xié)同效應(yīng)大大增強(qiáng)了Si-F共摻雜TiO_2的光催化活性。(2)采用浸漬+煅燒法和光還原反應(yīng)法制備Ag負(fù)載Si-F-TiO_2納米顆粒,并探討不同Ag負(fù)載量對(duì)樣品形貌,尺寸和光催化性能的影響。結(jié)果表明,Ag負(fù)載Si-F-TiO_2納米顆粒在可見(jiàn)光下的光催化活性比Si-F共摻雜TiO_2高。采用光還原反應(yīng)法制備出來(lái)的樣品具有更高的光催化活性,且當(dāng)Ag負(fù)載量為5 wt.%時(shí),樣品的光催化活性最強(qiáng)。通過(guò)自由基捕捉劑實(shí)驗(yàn)證實(shí)了在光催化過(guò)程中超氧負(fù)離子和空穴起主要作用。Ag顆粒的負(fù)載使樣品表面發(fā)生等離子體共振,從而增強(qiáng)了Ag負(fù)載Si-F-TiO_2的光催化活性。(3)采用簡(jiǎn)單的水熱合成法制備Si-F-TiO_2/BiOBr異質(zhì)結(jié)復(fù)合材料。研究不同Ti/Bi原子摩爾比對(duì)樣品形貌,尺寸和光催化性能的影響。結(jié)果表明,Si-F-TiO_2/BiOBr異質(zhì)結(jié)復(fù)合材料在可見(jiàn)光下的光催化活性比Si-F-Ti O2和純BiOBr都高,并且當(dāng)Ti/Bi原子摩爾比為10:1時(shí),樣品的吸附性能和光催化性能最好,自由基捕捉劑實(shí)驗(yàn)證實(shí)了在光催化過(guò)程中超氧負(fù)離子起主要作用,而羥基自由基和空穴起輔助作用。機(jī)理研究證實(shí)異質(zhì)結(jié)結(jié)構(gòu)能夠有效阻止光生電子和空穴再重組,從而提高電荷分離效率,增加光催化活性。
【關(guān)鍵詞】：二氧化鈦 共摻雜 復(fù)合材料 光催化性能 吸附性能
【學(xué)位授予單位】：江蘇大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：O614.411;TB332
【目錄】：

• 摘要5-6
• ABSTRACT6-10
• 第一章 緒論10-23
• 1.1 引言10-11
• 1.2 二氧化鈦概述11-15
• 1.2.1 二氧化鈦的結(jié)構(gòu)和性質(zhì)11-12
• 1.2.2 二氧化鈦的光催化機(jī)理12-13
• 1.2.3 二氧化鈦的合成方法13-15
• 1.3 二氧化鈦的應(yīng)用15-16
• 1.3.1 光催化領(lǐng)域15
• 1.3.2 抗菌領(lǐng)域15-16
• 1.3.3 紫外屏蔽16
• 1.3.4 太陽(yáng)能電池16
• 1.3.5 其他方面的應(yīng)用16
• 1.4 二氧化鈦的改性16-21
• 1.4.1 摻雜17-20
• 1.4.2 復(fù)合20-21
• 1.5 研究目的與主要研究?jī)?nèi)容21-23
• 1.5.1 本論文主要研究目的及意義21
• 1.5.2 本論文主要研究?jī)?nèi)容21-23
• 第二章 Si-F共摻雜TiO_2納米顆粒的制備及光催化性能23-43
• 2.1 引言23-24
• 2.2 實(shí)驗(yàn)部分24-26
• 2.2.1 實(shí)驗(yàn)試劑和儀器24-25
• 2.2.2 樣品制備25
• 2.2.3 樣品表征25
• 2.2.4 光電流實(shí)驗(yàn)25-26
• 2.2.5 光催化實(shí)驗(yàn)26
• 2.3 結(jié)果與討論26-42
• 2.3.1 Si-F共摻雜TiO_2納米顆粒的表征26-35
• 2.3.2 Si-F共摻雜TiO_2納米顆粒的光催化性能研究35-42
• 2.4 小結(jié)42-43
• 第三章 Ag負(fù)載Si-F-TiO_2納米顆粒的制備及光催化性能43-55
• 3.1 引言43-44
• 3.2 實(shí)驗(yàn)部分44-45
• 3.2.1 實(shí)驗(yàn)試劑和儀器44
• 3.2.2 樣品制備44-45
• 3.2.3 樣品表征45
• 3.2.4 光電流實(shí)驗(yàn)45
• 3.2.5 光催化實(shí)驗(yàn)45
• 3.3 結(jié)果與討論45-54
• 3.3.1 制備方法對(duì)Ag負(fù)載Si-F-TiO_2形貌、結(jié)構(gòu)和光催化性能的影響45-48
• 3.3.2 Ag負(fù)載量對(duì)Ag負(fù)載Si-F-TiO_2形貌、結(jié)構(gòu)和光催化性能的影響48-54
• 3.4 小結(jié)54-55
• 第四章 Si-F-TiO_2/BiOBr復(fù)合材料的制備及光催化性能55-68
• 4.1 引言55-56
• 4.2 實(shí)驗(yàn)部分56-58
• 4.2.1 實(shí)驗(yàn)試劑和儀器56
• 4.2.2 樣品制備56-57
• 4.2.3 樣品表征57
• 4.2.4 吸附實(shí)驗(yàn)57
• 4.2.5 光催化實(shí)驗(yàn)57-58
• 4.3 結(jié)果與討論58-66
• 4.3.1 Si-F-TiO_2/BiOBr復(fù)合材料的表征58-61
• 4.3.2 Si-F-TiO_2/BiOBr復(fù)合材料的光催化性能研究61-66
• 4.4 小結(jié)66-68
• 第五章 結(jié)論68-70
• 參考文獻(xiàn)70-77
• 致謝77-78
• 碩士期間發(fā)表的論文78

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