本文關(guān)鍵詞：二氧化鈦納米復(fù)合結(jié)構(gòu)構(gòu)筑及其光催化降解性能研究

  更多相關(guān)文章： 二氧化鈦 氧化石墨烯 光催化降解 納米線陣列薄膜 氯化銀

【摘要】：TiO_2因?yàn)槠錈o(wú)毒、價(jià)廉、易得、化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定和深度氧化等特點(diǎn)成為治理當(dāng)前有機(jī)物污染問(wèn)題的一種有效且經(jīng)濟(jì)的解決方法。然而TiO_2只能夠響應(yīng)紫外光,量子效率低下和回收困難的缺點(diǎn)限制了其在工業(yè)中的進(jìn)一步推廣應(yīng)用。本文針對(duì)TiO_2存在的問(wèn)題,利用還原氧化石墨烯優(yōu)異的電子遷移能力,制備了超長(zhǎng)TiO_2納米管/還原氧化石墨烯復(fù)合光催化劑和還原氧化石墨烯/TiO_2納米線陣列復(fù)合薄膜,降低TiO_2光生載流子的復(fù)合率。同時(shí),將性質(zhì)穩(wěn)定而且高效的可見(jiàn)光催化劑Ag/AgCl與TiO_2微球復(fù)合,得到在可見(jiàn)光范圍內(nèi)具有光響應(yīng)能力的復(fù)合光催化劑。通過(guò)XRD、SEM、TEM、FTIR、DRS和BET等表征方法研究了樣品的結(jié)構(gòu)與形貌特性,用紫外光催化降解羅丹明B評(píng)價(jià)超長(zhǎng)TiO_2納米管/還原氧化石墨烯和還原氧化石墨烯/TiO_2納米線陣列復(fù)合薄膜的光催化降解活性,以可見(jiàn)光催化降解甲基橙研究Ag/AgCl/TiO_2微球的光催化降解性能。論文的主要研究?jī)?nèi)容及結(jié)論如下:(1)采用攪拌水熱法制備了超長(zhǎng)鈦酸鹽納米管(長(zhǎng)度大于30μm),并通過(guò)物理混合真空煅燒法制備了超長(zhǎng)TiO_2納米管/還原氧化石墨烯復(fù)合光催化劑,結(jié)果表明還原氧化石墨烯的添加量為3%時(shí),復(fù)合光催化劑具有最高的光催化降解活性,反應(yīng)速率常數(shù)是單獨(dú)超長(zhǎng)TiO_2納米管的2.2倍。(2)采用浸漬法、電壓沉積法和熱蒸發(fā)法在已制得的質(zhì)子化鈦酸鹽納米線陣列薄膜表面沉積氧化石墨烯,通過(guò)氬氣保護(hù)煅燒得到還原氧化石墨烯/TiO_2納米線陣列復(fù)合薄膜。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,還原氧化石墨烯的引入能夠極大的提高TiO_2納米線陣列薄膜的光催化降解性能,熱蒸發(fā)法制備的復(fù)合薄膜具有最高的的光催化降解活性,其反應(yīng)速率常數(shù)是單獨(dú)TiO_2納米線陣列薄膜的2.9倍。復(fù)合薄膜的光催化活性隨著還原氧化石墨烯附著量的增加而增強(qiáng),而過(guò)多的還原氧化石墨烯則會(huì)使增強(qiáng)效果減弱。(3)采用離子交換法在TiO_2微球表面附著顆粒尺寸小而且均勻分布的AgCl顆粒。對(duì)Ag/AgCl/TiO_2微球進(jìn)行400°C熱處理后可以獲得最佳的可見(jiàn)光催化降解活性,在150 min內(nèi)可以降解96.4%的甲基橙,而Ag/AgCl體系只能降解34.1%的甲基橙。熱處理溫度達(dá)到500°C后,會(huì)破壞TiO_2微球表面AgCl顆粒的分布狀態(tài),使復(fù)合光催化劑的活性降低。
【關(guān)鍵詞】：二氧化鈦 氧化石墨烯 光催化降解 納米線陣列薄膜 氯化銀
【學(xué)位授予單位】：南京航空航天大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：TB383.1;O643.36
【目錄】：

• 摘要4-5
• ABSTRACT5-13
• 注釋表13-14
• 第一章 緒論14-25
• 1.1 研究背景14-15
• 1.2 光催化技術(shù)15-17
• 1.2.1 光催化技術(shù)發(fā)展概述15-16
• 1.2.2 光催化原理16-17
• 1.3 二氧化鈦光催化劑17-21
• 1.3.1 二氧化鈦的結(jié)構(gòu)與性質(zhì)17-19
• 1.3.2 二氧化鈦的制備方法19-20
• 1.3.2.1 水熱法19
• 1.3.2.2 溶劑熱法19-20
• 1.3.2.3 溶膠凝膠法20
• 1.3.3 二氧化鈦的改性20-21
• 1.3.3.1 金屬離子摻雜20
• 1.3.3.2 非金屬元素?fù)诫s20
• 1.3.3.3 貴金屬修飾20-21
• 1.3.3.4 形貌調(diào)控21
• 1.4 還原氧化石墨烯/二氧化鈦復(fù)合光催化劑21-24
• 1.4.1 氧化石墨烯的結(jié)構(gòu)21-22
• 1.4.2 氧化石墨烯的制備與還原22-23
• 1.4.3 還原氧化石墨烯/二氧化鈦復(fù)合結(jié)構(gòu)的研究現(xiàn)狀23-24
• 1.5 本論文的研究?jī)?nèi)容及意義24-25
• 第二章 實(shí)驗(yàn)材料與測(cè)試方法25-29
• 2.1 實(shí)驗(yàn)試劑25
• 2.2 實(shí)驗(yàn)主要儀器25-26
• 2.3 測(cè)試方法26-29
• 2.3.1 X射線衍射（XRD）26-27
• 2.3.2 掃描電子顯微鏡（SEM）27
• 2.3.3 透射電子顯微鏡（TEM）27-28
• 2.3.4 原子力顯微鏡（AFM）28
• 2.3.5 傅里葉變換紅外光譜（FTIR）28
• 2.3.6 拉曼光譜（Raman）28-29
• 第三章 超長(zhǎng)TiO_2納米管/rGO復(fù)合結(jié)構(gòu)的制備及其光催化降解性能研究29-45
• 3.1 引言29
• 3.2 實(shí)驗(yàn)方法29-31
• 3.2.1 氧化石墨的制備29-30
• 3.2.2 超長(zhǎng)質(zhì)子化鈦酸鹽納米管的制備30
• 3.2.3 TNT/rGO復(fù)合結(jié)構(gòu)的制備30
• 3.2.4 復(fù)合光催化劑TNT/rGO的光催化性能測(cè)試30-31
• 3.3 氧化石墨烯的結(jié)構(gòu)表征31-35
• 3.3.1 氧化石墨的相結(jié)構(gòu)分析31
• 3.3.2 氧化石墨的拉曼光譜分析31-32
• 3.3.3 氧化石墨的紅外光譜分析32-33
• 3.3.4 氧化石墨烯的原子力掃描顯微鏡形貌分析33-34
• 3.3.5 氧化石墨的形貌分析34-35
• 3.4 超長(zhǎng)鈦酸鈉納米管影響因素的研究35-39
• 3.4.1 水熱攪拌速度的影響35-37
• 3.4.2 水熱反應(yīng)時(shí)間的影響37-39
• 3.5 復(fù)合光催化劑TNT/rGO的結(jié)構(gòu)與性能分析39-43
• 3.5.1 復(fù)合光催化劑TNT/rGO的相結(jié)構(gòu)分析39
• 3.5.2 復(fù)合光催化劑TNT/rGO的形貌分析39-40
• 3.5.3 復(fù)合光催化劑TNT/rGO的紫外可見(jiàn)光漫反射譜分析40-41
• 3.5.4 復(fù)合光催化劑TNT/rGO的光催化性能分析41-42
• 3.5.5 TNT/rGO的增強(qiáng)光催化活性機(jī)理分析42-43
• 3.6 本章小結(jié)43-45
• 第四章 rGO修飾TiO_2納米線陣列薄膜的制備及其光催化降解性能研究45-60
• 4.1 引言45-46
• 4.2 實(shí)驗(yàn)方法46-48
• 4.2.1 氧化石墨的制備46
• 4.2.2 鈦箔基體上生長(zhǎng)鈦酸鹽納米線陣列46
• 4.2.3 rGO/TiO_2納米線陣列復(fù)合薄膜的制備46-47
• 4.2.3.1 浸漬法制備復(fù)合薄膜46-47
• 4.2.3.2 電化學(xué)沉積法制備復(fù)合薄膜47
• 4.2.3.3 熱蒸發(fā)法制備復(fù)合薄膜47
• 4.2.4 rGO/TiO_2納米線陣列復(fù)合薄膜的光催化性能測(cè)試47-48
• 4.3 實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析48-58
• 4.3.1 浸漬法制備復(fù)合薄膜的結(jié)構(gòu)與性能48-51
• 4.3.1.1 浸漬法復(fù)合薄膜的形貌分析48-49
• 4.3.1.2 浸漬法復(fù)合薄膜的相結(jié)構(gòu)分析49-50
• 4.3.1.3 浸漬法復(fù)合薄膜的拉曼光譜分析50
• 4.3.1.4 浸漬法復(fù)合薄膜的光催化性能分析50-51
• 4.3.2 電化學(xué)沉積法制備復(fù)合薄膜的結(jié)構(gòu)與性能51-55
• 4.3.2.1 電壓沉積法復(fù)合薄膜的相結(jié)構(gòu)分析51-52
• 4.3.2.2 電壓沉積法復(fù)合薄膜的拉曼光譜分析52-53
• 4.3.2.3 電壓沉積法復(fù)合薄膜的光催化性能分析53-55
• 4.3.3 熱蒸發(fā)法制備復(fù)合薄膜的結(jié)構(gòu)與性能55-58
• 4.3.3.1 熱蒸發(fā)法復(fù)合薄膜相結(jié)構(gòu)分析55-56
• 4.3.3.2 熱蒸發(fā)法復(fù)合薄膜的拉曼光譜分析56
• 4.3.3.3 熱蒸發(fā)法復(fù)合薄膜光催化性能分析56-58
• 4.3.4 復(fù)合薄膜光催化性能增強(qiáng)機(jī)理分析58
• 4.4 本章小結(jié)58-60
• 第五章 Ag/AgCl/TiO_2微球復(fù)合結(jié)構(gòu)的制備及其可見(jiàn)光催化降解性能研究60-74
• 5.1 引言60-61
• 5.2 實(shí)驗(yàn)方法61
• 5.2.1 質(zhì)子化鈦酸鹽微球的制備61
• 5.2.2 Ag/AgCl/TiO_2微球復(fù)合光催化劑的制備61
• 5.2.3 Ag/AgCl/TiO_2微球的可見(jiàn)光催化降解性能測(cè)試61
• 5.3 實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析61-73
• 5.3.1 Ag/AgCl/TMS制備流程示意圖61-64
• 5.3.2 AgCl/TMS的形貌64-66
• 5.3.3 Ag/AgCl/TMS-Z的相結(jié)構(gòu)66-67
• 5.3.4 Ag/AgCl/TMS-Z的光吸收性能67-68
• 5.3.5 Ag/AgCl/TMS-Z的可見(jiàn)光催化性能68-69
• 5.3.6 Ag/AgCl/TMS-Z成膜性能69-71
• 5.3.7 Ag/AgCl/TMS-Z的熱穩(wěn)定性71-72
• 5.3.8 Ag/AgCl/TMS-Z的光催化增強(qiáng)機(jī)理72-73
• 5.4 本章小結(jié)73-74
• 第六章 結(jié)論與展望74-76
• 6.1 結(jié)論74-75
• 6.2 展望75-76
• 參考文獻(xiàn)76-83
• 致謝83-84
• 在學(xué)期間的研究成果以及發(fā)表的學(xué)術(shù)論文84

【參考文獻(xiàn)】

中國(guó)期刊全文數(shù)據(jù)庫(kù) 前5條

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本文編號(hào)：996487