TiO2納米管與TiO2納米粉體和薄膜相比,它具有更大的比表面積和更強的吸附能力。在TiO2納米管中摻雜過渡金屬離子,可提高TiO2的光催化性能,制備和開發(fā)TiO2納米管已成為研究熱點之一。本文從TiO2納米管的制備出發(fā),分別以非晶態(tài)TiO2干凝膠和納米晶銳鈦礦為原料,探討了優(yōu)化制備條件和納米管形成機理,并通過摻雜過渡金屬離子Fe3+來擴寬其對可見光吸收的范圍,且在形貌調控、性能增強和形成機理等方面取得了一定的成果,其主要研究進展如下： 1、分別以溶膠-凝膠法制得的TiO2干凝膠和納米晶銳鈦礦為原料,通過水熱法預處理和溶液后處理制得兩組樣品,分別記為A-TNTs和B-TNTs,并探討最佳優(yōu)化條件。表征結果表明：在最佳優(yōu)化條件下(T=150℃、t=24h、c(NaOH)=10mol/L), TiO2干凝膠預處理后的產物物相為Na2Ti307和(H2O)Ti4O7(OH)2,微觀形貌為納米片；通過后處理能制備出Ti2H5O11·3H2O納米管,干凝膠中羥基、羧基和烷烴均消失Ti-O被打開,有Ti-O-H鍵生成。納米晶銳鈦礦經(jīng)過后處理所制得納米管物相為銳鈦礦TiO2,這說明納米管是在后處...

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【學位級別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
Abstract
目錄
第1章 緒論
    1.1 引言
    1.2 納米TiO_2的研究概況
        1.2.1 TiO_2的電子結構
        1.2.2 TiO_2納米粒子的性質
    1.3 TiO_2納米管的制備方法簡介
        1.3.1 模板合成法
        1.3.2 電化學陽極氧化法
        1.3.3 水熱合成法
        1.3.4 微波水熱法
        1.3.5 化學合成法
    1.4 TiO_2納米管形貌的影響因素
        1.4.1 水熱時間
        1.4.2 水熱溫度
        1.4.3 反應溶液pH
        1.4.4 不同原材料
    1.5 TiO_2改性技術
        1.5.1 金屬和非金屬摻雜
        1.5.2 貴金屬沉積
        1.5.3 表面修飾和改性
        1.5.4 染料敏化
        1.5.5 半導體復合
        1.5.6 自組裝制備TiO_2納米管陣列
    1.6 納米TiO_2納米管應用概況
        1.6.1 氫氣傳感器
        1.6.2 光解水制氫
        1.6.3 染料敏化太陽能電池
        1.6.4 光催化降解污染物
        1.6.5 其他方面應用
    1.7 研究的意義和內容
        1.7.1 本課題研究的目的和意義
        1.7.2 本文主要研究技術路線和內容
第2章 TiO_2納米管的制備
    2.1 實驗試劑、設備和方法
        2.1.1 實驗試劑
        2.1.2 實驗設備
        2.1.3 實驗方法
    2.2 樣品的制備和表征儀器
        2.2.1 樣品制備
        2.2.2 樣品表征儀器
    2.3 結果與討論
        2.3.1 水熱法制備納米片及不同方法后處理樣品透射電鏡結果分析
        2.3.2 水熱法制備納米片及不同溶液后處理樣品XRD結果分析
        2.3.3 原材料干凝膠和A-TNTs傅里葉紅外光譜結果分析
    2.4 本章小結
第3章 不同條件與原料對TiO_2納米管形成的影響
    3.1 實驗試劑和設備
        3.1.1 實驗試劑
        3.1.2 實驗設備
    3.2 樣品的制備和表征儀器
        3.2.1 樣品制備
        3.2.2 樣品表征儀器
    3.3 結果與討論
        3.3.1 不同水熱時間對TiO_2納米管影響的結果與討論
        3.3.2 水熱溫度對TiO_2納米管影響的結果與討論
        3.3.3 反應溶液pH對TiO_2納米管影響的結果與討論
        3.3.4 不同原材料對TiO_2納米管影響的結果與討論
    3.4 本章小結
第4章 Fe~(3+)摻雜TiO_2納米管的制備與表征
    4.1 實驗試劑和設備
        4.1.1 實驗試劑
        4.1.2 實驗設備
    4.2 樣品的制備和表征儀器
        4.2.1 樣品的制備
        4.2.2 樣品表征儀器
    4.3 結果與討論
        4.3.1 B-TNTs-Fe-0.01%和B-TNTs XRD表征分析
        4.3.2 B-TNTs-Fe-0.01%和B-TNTs紫外-可見漫反射吸收光譜表征分析
    4.4 本章小結
第5章 納米管光催化降解甲基橙溶液性能研究
    5.1 實驗方法和設備
        5.1.1 實驗方法
        5.1.2 實驗設備
    5.2 光催化性能研究實驗
        5.2.1 甲基橙標準溶液最大吸收波長的確定
        5.2.2 甲基橙溶液標準曲線的繪制
        5.2.3 納米管對甲基橙的吸附性研究
        5.2.4 光照對甲基橙原液的影響
    5.3 A-TNTs和B-TNTs對甲基橙溶液光催化降解效果比較
    5.4 不同F(xiàn)e~(3+)摻雜濃度B-TNTs-Fe光催化降解甲基橙實驗
        5.4.1 摻Fe~(3+)催化劑在可見光下光催化降解甲基橙溶液結果
        5.4.2 摻Fe~(3+)催化劑在紫外光下對甲基橙溶液脫色率圖
    5.5 光催化反應動力學研究
    5.6 本章小結
第6章 TiO_2納米管的化學組成和生長機理
    6.1 TiO_2納米管機理研究概況
        6.1.1 TiO_2納米管的化學組成
        6.1.2 TiO_2納米管的生成階段
        6.1.3 TiO_2納米管的生長模式
    6.2 TiO_2納米管形成機理探討
        6.2.1 TiO_2納米管的化學組成
        6.2.2 TiO_2納米管的生成階段
        6.2.3 TiO_2納米管的生長模式
第7章 結論與展望
    7.1 結論
    7.2 展望
參考文獻
致謝
碩士期間發(fā)表論文



本文編號：4007014