新型半导体光催化剂制备及光催化性能研究.pdf

武汉理工大学
硕士学位论文
新型半导体光催化剂的制备及光催化性能研究
姓名:王盛
申请学位级别:硕士
专业:材料学
指导教师:史晓亮
20081101
摘要隧着全球环境污染的日益严重,环境净化越来越引起囡内外的关注。半导体光催化氧纯技术在污永处理、空气净纯、抗菌和鸯洁净玻璃等领域具有广阔的应用前景。半导体光催化氧化技术的出现克服了许多传统方法的不足,因此己成为各国科技工作者研究的热点。但光催化效率和太阳能利用率低等问题阻碍了半导体光催纯材料的推广应麓。近年来,世界各国的研究者一直在努力地探索改性半导体催化剂的方法和途径。本文从制备大比表面积的催化剂和掺杂改性等方面来研究其对半导体光催化性能的影响。第二章,本章的重点是探索高活性大比表遂积纯锐钛矿型纳米的制各。本章实验中以魑n言矗盟群铣煞ㄖ票改擅譚勰Mü运反应温度、时问以及溶胶浓度的控制可以得到高活性大比表面积的纳米粉末。改变反应条件可以改变颗粒尺寸,从而得到高比表面积的纳米粉末。制备的纳米粉末光催化活性明显高于勰V贫呋钚缘霓馈粉末提供了新的思路。第三章,,本章的重点是研究和阅擅兹铩光催他活性的影响。以为载体,利用永热合成法制备了水溶性疢擅赘春戏勰捎贛虲容易导出电子的特性,,从而增加第四章,为了增强墓獯叽炕钚裕粼覯唇懈男浴1菊的重点是研究对半导体獯呋阅艿挠跋臁Mü俚目扇苄盐与混合,将钨盐负载在表面和填充到内部,煅烧蜃即可得到蛭擅赘春喜牧稀@肕己玫牡嫉缧院臀附性,可以大大增强墓獯呋钚浴关键调:半导体,骶,獯呋琈珻,水热法其光催化性能。武汉理笱妒垦宦畚
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签名:—盘导师签名:豳签名。芝至益日期:丝堕丛:期:迎丛蟹独创性声明关于论文使用授权的说明本人完全了解武汉理工大学有关保留、使用学位论文的规定,即学校有权保本人声明,所呈交的论文是本人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。尽我所知,除了文中特别加以标注和致谢的地方外,论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果,也不包含为获得武汉理工大学或其它教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示了谢意。留、送交论文的复印件,允许论文被查阅和借阅;学校可以公布论文的全部或部分内容,可以采用影印、缩印或其他复制手段保存论文。C艿穆畚脑诮饷芎笥ψ袷卮斯娑
第一章绪论研究背景半导体光催化作用机理环境污染和能源危机问题是当今世界的两大主题。近年来,随着经济的发展,环境污染越来越严重,特别是水资源污染已严重威胁着人类的健康,同时也限制着经济的发展,引起了人们的高度重视。水污染可根据污染杂质的不同而主要分为化学性污染、物理性污染和生物性污染三大类。化学性污染物包括有机和无机化合物。物理性污染物包括悬浮物、热污染和放射性污染。生物性污染物包括细菌、病毒和寄生虫。物理性和化学性污染会导致人体遗传物质突变,诱发肿瘤和造成胎儿畸形等危害。对污水的处理方法有很多种,常见的有:过滤法、沉淀法、气浮法、化学混凝法、物理和化学吸附法等【不同程度地存在着或效率低,不能彻底除去污染物,易产生二次污染;或使用范围窄,仅适合特定的污染物;或能耗高,不适合大规模推广等方面的缺陷。年取⑾衷赥ゾУ缂纤墓饨夥从Γ曛咀乓桓龆相光催化时代的开始,因其稳定的结构、优异的光学性能及无毒等特点而受到广泛的关注【孓。光催化反应是光化学反应与传统催化反应的融合,可充分发挥二者所长使热力学上难以完成的过程得到实现。半导体光催化氧化技术的出现克服了许多传统方法的不足,为污水处理提供了全新的思路浚虼艘殉为各国研究者研究的热点。其优点有【:①水中所含多种有机污染物均可被完全降解为虷等;②不需要另外的电子受体,如;③具有廉价、无毒、稳定及可重复使用等优点;④可以利用取之不尽、用之不竭的太阳能作为光源激活光催化剂;⑤装置结构简单、操作条件容易控制、氧化能力强而且无二次污染。这一技术已成为环境处理技术研究和开发的热点。半导体能带是不连续的,通常情况下是由一个充满电子的低能价带,鸵桓隹盏母吣艿即,钩桑鄞偷即浯嬖一个区域为禁带,区域的大小通常称为禁带宽度。当用能量等于或大于禁带宽度的光照射半导体时,其价带上的电子被激发,跃过禁带进入导带,同时在钦庑┘际武汉理工大学硕士学位论文
化氧化放出氧,如和等;二是还原型【】,其导带边高于疕剂。只要这些电荷载流子具有足够长的寿命,即它们能够被吸附的反应物所捕获,就能发生氧化还原反应。良好的半导体光催化剂必须具有合适的禁带宽度、导带和价带电位,因为价带和导