本文關(guān)鍵詞：納米微晶纖維素誘導(dǎo)制備納米二氧化錫及其性能研究

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【摘要】：納米二氧化錫是一種n型寬禁帶半導(dǎo)體材料,具有優(yōu)異的氣敏特性和光電性能,作為一種新型功能材料應(yīng)用于氣敏和濕敏元件、電極材料、光學(xué)玻璃、催化劑、功能陶瓷等方面。無機(jī)納米材料的制備方法有很多,其中生物模板法是借鑒和利用天然生物結(jié)構(gòu)來實現(xiàn)制備特殊材料結(jié)構(gòu)的一條綠色、高效、便捷的新途徑,因此近年來生物模板法一直備受關(guān)注。纖維素是地球上最豐富的可再生有機(jī)物之一,它是一種多羥基的高分子物質(zhì),可以在分子間通過氫鍵形成超分子,用作模板來引導(dǎo)納米晶體的生長。利用纖維素制備納米材料具有諸多優(yōu)點,如纖維素資源豐富、可再生、成本低廉等。本研究采用SnCl_4·5H20作為錫源前驅(qū)物、納米微晶纖維素CNC為模板、乙醇-水作為混合溶劑,在室溫下制備得到了SnO_2-CNC樣品,煅燒后得到了納米SnO_2樣品。對制備得到的納米SnO_2樣品和SnO_2-CNC樣品進(jìn)行TEM、XRD、TG表征;研究了 SnCl_4加入量、SnCl_4濃度、反應(yīng)時間、鍛燒溫度等工藝條件對納米SnO_2粒徑大小的影響,對SnO_2-CNC樣品和Sn02樣品在弱紫外光照下對甲基橙的光降解性能進(jìn)行了表征,在弱紫外光照5小時后,SnO_2-CNC樣品對甲基橙的降解率均優(yōu)于SnO_2樣品,得出SnO_2-CNC樣品有更好的光催化效果。對SnO_2-CNC樣品進(jìn)行了氮摻雜改性,并對SnO_2-CNC-N樣品進(jìn)行了 XRD、TG表征,并與SnO_2-CNC樣品的XRD、TG結(jié)果進(jìn)行了對比,對其變化趨勢進(jìn)行了分析。對SnO_2-CNC-N樣品進(jìn)行了弱紫外光光降解甲基橙性能的表征,并且與前面制備的SnO_2樣品進(jìn)行了比較,光降解時間達(dá)到5小時后氮摻雜樣品的光降解性能并不全高于原始產(chǎn)物SnO_2。分析了不同樣品的光降解變化趨勢及原因。對SnO_2-CNC-N樣品與前面制備的SnO_2-CNC樣品進(jìn)行了光降解甲基橙比較,得到進(jìn)行氮摻雜的N-CNC-SnO_2樣品在弱紫外光照射下對甲基橙的降解效果均優(yōu)于未摻雜N的SnO_2-CNC樣品。采用兩種制備方法對SnO_2-CNC樣品進(jìn)行了銀摻雜改性,探討了其反應(yīng)機(jī)理,并對SnO_2-CNC-Ag樣品進(jìn)行了 TEM表征。對兩種制備方法生成的SnO_2-CNC-Ag樣品進(jìn)行了弱紫外光光降解甲基橙性能的表征,得到樣品的光降解性能隨著銀離子濃度的提高呈現(xiàn)了先上升再下降的趨勢。對銀摻雜SnO_2-CNC樣品與SnO_2-CNC樣品進(jìn)行了光降解甲基橙比較,得出銀摻雜的SnO_2-CNC樣品比未摻雜的SnO_2-CNC樣品表現(xiàn)出較優(yōu)的光降解性能。對銀摻雜SnO_2-CNC樣品與氮摻雜SnO_2-CNC樣品進(jìn)行了光降解甲基橙比較,得出大部分銀摻雜的SnO_2-CNC樣品比氮摻雜的SnO_2-CNC樣品表現(xiàn)出較優(yōu)的光降解性能。
【關(guān)鍵詞】：納米微晶纖維素 SnCl_4·5·H_2O 納米二氧化錫 溶膠-凝膠法 光催化降解
【學(xué)位授予單位】：天津科技大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：TB383.1;TQ134.32
【目錄】：

• 摘要4-5
• abstract5-9
• 1 前言9-23
• 1.1 納米微晶纖維素9-12
• 1.1.1 納米微晶纖維素簡介9
• 1.1.2 CNC的制備9-12
• 1.1.3 CNC的應(yīng)用12
• 1.2 二氧化錫12-18
• 1.2.1 SnO_2的結(jié)構(gòu)和活性特點12-14
• 1.2.2 納米SnO_2的制備方法14-17
• 1.2.3 納米SnO_2材料的應(yīng)用17-18
• 1.3 天然纖維素物質(zhì)模板制備功能納米材料18-21
• 1.3.1 天然纖維素物質(zhì)模板制備TiO_220-21
• 1.3.2 天然纖維素物質(zhì)模板制備SnO_221
• 1.3.3 天然纖維素物質(zhì)模板制備氧化銦錫21
• 1.4 本實驗的提出與意義21-23
• 2 材料與方法23-26
• 2.1 實驗材料23
• 2.2 實驗藥品23
• 2.3 實驗儀器23-24
• 2.4 實驗方法24-25
• 2.4.1 納米微晶纖維素CNC的制備24
• 2.4.2 納米SnO_2的制備24
• 2.4.3 室溫制備納米SnO_2-CNC24-25
• 2.4.4 氮摻雜納米SnO_2的制備25
• 2.4.5 銀摻雜納米SnO_2的制備25
• 2.5 分析測試方法25-26
• 2.5.1 透射電子顯微鏡(TEM)分析25
• 2.5.2 傅里葉變換紅外光譜(FT-IR)分析25
• 2.5.3 X-射線衍射儀(XRD)分析25
• 2.5.4 熱重(TG)分析25
• 2.5.5 紫外可見分光光度計(UV-Vis)分析25-26
• 3 結(jié)果與討論26-53
• 3.1 CNC的制備26-27
• 3.2 納米SnO_2的制備27-28
• 3.3 SnO_2-CNC的制備28-39
• 3.3.1 SnO_2-CNC的TEM分析28-29
• 3.3.2 SnO_2-CNC的FT-IR分析29-31
• 3.3.3 SnO_2-CNC的XRD分析31-32
• 3.3.4 SnO_2-CNC的TG分析32-33
• 3.3.5 不同反應(yīng)條件對SnO_2-CNC晶粒尺寸大小的影響33-36
• 3.3.6 SnO_2-CNC的光催化性能36-39
• 3.4 氮摻雜納米SnO_2的制備39-45
• 3.4.1 SnO_2-CNC-N的XRD分析40-41
• 3.4.2 SnO_2-CNC-N的TG分析41-42
• 3.4.3 SnO_2-CNC-N的光催化性能測試42-45
• 3.5 銀摻雜納米SnO_2的制備45-53
• 3.5.1 SnO_2-CNC-Ag的TEM分析46
• 3.5.2 SnO_2-CNC-Ag的光催化性能分析46-53
• 4 結(jié)論53-55
• 4.1 論文結(jié)論53-54
• 4.2 論文創(chuàng)新之處54-55
• 5 展望55-56
• 6 參考文獻(xiàn)56-63
• 7 攻讀學(xué)位期間發(fā)表論文情況63-64
• 8 致謝64

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本文編號：1062299