黑TiO2的制备及其光催化性能研究论文答辩(精）.pptx

2017-6-14
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黑TiO2的制备及其光催化性能研究
姓名:王佳瑶
专业:环境工程
指导教师:张秀芳
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论文章节
结论
实验机理
实验结果和讨论
实验内容
选题的研究目的及意义
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1. 论文研究背景、目的与意义
TiO2光催化材料的优缺点
1. 原料来源丰富,廉价。但光致电子和空穴的分离转移速度慢,复合率高,导致光催化量子效率低
(吸收紫外光性能强;禁带和导带之间能隙大;光生电子的还原性和空穴的氧化性强)。只能用紫外光活化,太阳光利用率低
(耐酸碱和化学腐蚀),无毒。但粉末状TiO2在使用的过程中存在分离回收困难等问题
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1. 论文研究背景、目的与意义
目的与意义:
随着社会的发展和能源的消耗,环境污染问题越来越严重,半导体光催化剂是是解决问题的有效途径,二氧化钛,无毒、多功能半导体材料,有效利用紫外线等优良性能。然而,由于其高带隙宽度()和快速电子空穴复合率,其光催化性能非常有限,黑色二氧化钛的出现大大改善了传统二氧化钛这两个缺点,而两者的结合可以大大提高简单材料的光催化性能和光催化效应。
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2. 实验内容
70ml去离子水

搅拌10min
混合溶液
TiCl3溶液
180℃条件下水热反应12h
离心,水洗,醇洗
干燥80℃,8h
研磨得黑TiO2
黑TiO2的制备流程图
2. 结果与讨论
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图(a)×;图(b)是在 ×;图(c)是黑TiO2的形貌图;图(d)是能谱仪图
从图(a)(b)中可以看出样品纯相TiO2和黑TiO2的形态为长方体,粒径都小于10nm,随着颜色的变化,黑TiO2粒径减小,从图(c)可以看出黑TiO2形貌图呈现出多孔结构。从图(b)和(d)可以得出黑TiO2样品经过在抗坏血酸的还原条件下,样品晶体表面出现了较厚的无序外壳结构,由于表面缺陷所形成的无序外壳使其样品由白色变为黑色。图(d)为黑TiO2的EDS图,通过EDS可以间接的证实黑TiO2仅仅是由Ti和O组成,暗示了TiO2核周围呈现表面缺陷结构的TiO2。
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2. 结果与讨论
纯相TiO2和黑TiO2的DRS谱图
可以看出纯相TiO2的吸收光谱只存在于紫外区,可见区域内没有明显的吸收。相比于纯相TiO2,黑色TiO2光催化剂的吸收带大于420nm,比纯相TiO2大,其吸收范围扩展到可见区域。结果表明,掺杂Ti3+的存在大大提高了可见光的吸收,使黑TiO2在可见光下具有更好的光催化性能。
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2. 结果与讨论
无孔纯相TiO2和多孔黑TiO2的N2吸附脱附等温曲线和孔径分布
添加抗坏血酸有利于孔结构的形成,为转移反应物提供方便、有效的途径,比表面积增大后,提供更多的反应空间,光生载流子容易扩散,有利于电子—空穴的传递,进而光催化性增强。
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2. 结果与讨论
纯相TiO2和黑TiO2的光催化降解效率光谱图
多孔结构能大大提高其光催化性能。是因为多孔结构提供了孔道,大大增加了黑TiO2的比表面积,更多孔道作为光子捕获路径,让更多光子分布到光催化剂颗粒表面上,促进光子吸收,进而提高光催化剂吸光性。另外,黑TiO2的无序结构捕获光生电子提供空穴,能够提高多孔黑TiO2的光催化活性。