N/S-TiO 2 薄膜的制備及其對(duì)甲基橙的光電催化降解性能
發(fā)布時(shí)間：2023-06-17 23:48
TiO2是一種眾所周知的能夠有效凈化染料廢水的光催化劑,但較差的太陽光利用率使其對(duì)廢水一直存在處理效率低的問題。加之在現(xiàn)階段研究中,TiO2薄膜的制備工藝往往較為復(fù)雜,這些原因阻礙了其在實(shí)際中的進(jìn)一步應(yīng)用。由此,尋找一種簡(jiǎn)單有效制備TiO2薄膜并使其能夠在太陽光下快速降解染料廢水成為這一研究領(lǐng)域的關(guān)鍵。本文以過硫酸銨水溶液作為N、S來源,通過電輔助氧化法成功制備了具有較高催化活性的銳鈦礦NOx/S6+-TiO2薄膜,并且其在太陽光下能夠快速脫色甲基橙(MO)。研究中進(jìn)一步借助表征手段分析了薄膜的形態(tài)結(jié)構(gòu)、光學(xué)性質(zhì)和光電化學(xué)性能。此外,探討了MO的初始濃度,降解不同過程、外加偏壓等外在因素對(duì)降解MO的影響;并通過自由基淬滅實(shí)驗(yàn),提出了光電催化降解MO的可能機(jī)理。得出的主要結(jié)論如下:(1)在制備條件中,隨著過硫酸銨濃度和輔助電壓的增大,TiO2薄膜在模擬太陽光下對(duì)MO降解效果越好。而輔助氧化時(shí)間等其他因素對(duì)MO的脫色效率沒有顯著影響。(2...
【文章頁數(shù)】：69 頁
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【文章目錄】：
摘要
ABSTRACT
第一章 緒論
1.1 引言
1.2 TiO2薄膜與光電催化
1.2.1 TiO2薄膜
1.2.2 TiO2薄膜光電催化的原理
1.2.3 TiO2薄膜應(yīng)用中的瓶頸
1.3 TiO2薄膜改性制備方法
1.3.1 水熱合成法
1.3.2 溶膠凝膠法
1.3.3 陽極氧化法
1.4 提高TiO2薄膜光/電催化效率的方法
1.4.1 金屬摻雜改性
1.4.2 非金屬摻雜改性
1.4.3 金屬與非金屬共摻雜改性
1.4.4 可見光下?lián)诫s光催化效果
1.4.5 可見光下?lián)诫s光電催化效果
1.5 研究目標(biāo)與內(nèi)容
1.5.1 研究目標(biāo)
1.5.2 研究?jī)?nèi)容
1.5.3 技術(shù)路線
第二章 材料及測(cè)試方法
2.1 實(shí)驗(yàn)材料、試劑及儀器
2.1.1 實(shí)驗(yàn)主要材料及試劑
2.1.2 實(shí)驗(yàn)儀器
2.2 測(cè)定方法與實(shí)驗(yàn)設(shè)置
2.2.1 測(cè)定方法
2.2.2 制備條件
2.2.3 光電催化反應(yīng)條件
2.2.4 自由基淬滅實(shí)驗(yàn)
2.3 表征及分析方法
2.3.1 掃描電子顯微鏡(SEM)
2.3.2 場(chǎng)發(fā)射透射電鏡(HR-TEM)
2.3.3 X-射線衍射(XRD)
2.3.4 X-射線光電子能譜(XPS)
2.3.5 熒光光譜(PL)
2.3.6 紫外可見近紅外吸收光譜(UV-vis-NIR)
2.3.7 電化學(xué)性質(zhì)
第三章 N/S-TiO2薄膜的制備及其光電催化性能
3.1 N/S-TiO2薄膜的制備及條件選擇
3.1.1 N/S-TiO2薄膜的制備
3.1.2 過硫酸銨濃度的選擇
3.1.3 輔助電壓-時(shí)間的選擇
3.1.4 煅燒溫度和時(shí)間的選擇
3.2 N/S-TiO2薄膜表征分析
3.2.1 N/S-TiO2薄膜形貌結(jié)構(gòu)
3.2.2 TiO2薄膜中N、S濃度
3.2.3 N/S-TiO2薄膜晶體結(jié)構(gòu)
3.2.4 N/S-TiO2薄膜光學(xué)特性
3.3 N/S-TiO2薄膜光電催化性能
3.3.1 混合形貌結(jié)構(gòu)NOx/S6+-TiO2薄膜的內(nèi)部結(jié)構(gòu)
3.3.2 N、S元素?fù)诫s入TiO2薄膜的形態(tài)
3.3.3 NOx/S6+-TiO2薄膜的電化學(xué)性能
3.3.4 NOx/S6+-TiO2薄膜光電催化活性及動(dòng)力學(xué)
3.3.4.1 模擬廢水標(biāo)準(zhǔn)曲線
3.3.4.2 動(dòng)力學(xué)方程分析
3.3.4.3 光電催化降解的影響因素
3.4 光電催化降解性能評(píng)價(jià)
3.5 光電催化降解可能存在的機(jī)理
第四章 結(jié)論與展望
4.1 結(jié)論
4.2 創(chuàng)新點(diǎn)
4.3 展望
參考文獻(xiàn)
致謝
作者簡(jiǎn)歷
本文編號(hào)：3834377
【文章頁數(shù)】：69 頁
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【文章目錄】：
摘要
ABSTRACT
第一章 緒論
1.1 引言
1.2 TiO2薄膜與光電催化
1.2.1 TiO2薄膜
1.2.2 TiO2薄膜光電催化的原理
1.2.3 TiO2薄膜應(yīng)用中的瓶頸
1.3 TiO2薄膜改性制備方法
1.3.1 水熱合成法
1.3.2 溶膠凝膠法
1.3.3 陽極氧化法
1.4 提高TiO2薄膜光/電催化效率的方法
1.4.1 金屬摻雜改性
1.4.2 非金屬摻雜改性
1.4.3 金屬與非金屬共摻雜改性
1.4.4 可見光下?lián)诫s光催化效果
1.4.5 可見光下?lián)诫s光電催化效果
1.5 研究目標(biāo)與內(nèi)容
1.5.1 研究目標(biāo)
1.5.2 研究?jī)?nèi)容
1.5.3 技術(shù)路線
第二章 材料及測(cè)試方法
2.1 實(shí)驗(yàn)材料、試劑及儀器
2.1.1 實(shí)驗(yàn)主要材料及試劑
2.1.2 實(shí)驗(yàn)儀器
2.2 測(cè)定方法與實(shí)驗(yàn)設(shè)置
2.2.1 測(cè)定方法
2.2.2 制備條件
2.2.3 光電催化反應(yīng)條件
2.2.4 自由基淬滅實(shí)驗(yàn)
2.3 表征及分析方法
2.3.1 掃描電子顯微鏡(SEM)
2.3.2 場(chǎng)發(fā)射透射電鏡(HR-TEM)
2.3.3 X-射線衍射(XRD)
2.3.4 X-射線光電子能譜(XPS)
2.3.5 熒光光譜(PL)
2.3.6 紫外可見近紅外吸收光譜(UV-vis-NIR)
2.3.7 電化學(xué)性質(zhì)
第三章 N/S-TiO2薄膜的制備及其光電催化性能
3.1 N/S-TiO2薄膜的制備及條件選擇
3.1.1 N/S-TiO2薄膜的制備
3.1.2 過硫酸銨濃度的選擇
3.1.3 輔助電壓-時(shí)間的選擇
3.1.4 煅燒溫度和時(shí)間的選擇
3.2 N/S-TiO2薄膜表征分析
3.2.1 N/S-TiO2薄膜形貌結(jié)構(gòu)
3.2.2 TiO2薄膜中N、S濃度
3.2.3 N/S-TiO2薄膜晶體結(jié)構(gòu)
3.2.4 N/S-TiO2薄膜光學(xué)特性
3.3 N/S-TiO2薄膜光電催化性能
3.3.1 混合形貌結(jié)構(gòu)NOx/S6+-TiO2薄膜的內(nèi)部結(jié)構(gòu)
3.3.2 N、S元素?fù)诫s入TiO2薄膜的形態(tài)
3.3.3 NOx/S6+-TiO2薄膜的電化學(xué)性能
3.3.4 NOx/S6+-TiO2薄膜光電催化活性及動(dòng)力學(xué)
3.3.4.1 模擬廢水標(biāo)準(zhǔn)曲線
3.3.4.2 動(dòng)力學(xué)方程分析
3.3.4.3 光電催化降解的影響因素
3.4 光電催化降解性能評(píng)價(jià)
3.5 光電催化降解可能存在的機(jī)理
第四章 結(jié)論與展望
4.1 結(jié)論
4.2 創(chuàng)新點(diǎn)
4.3 展望
參考文獻(xiàn)
致謝
作者簡(jiǎn)歷
本文編號(hào)：3834377
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