tio2纤维制备、复合及其光催化性能的研究论文.pdf

分类号:+1 单位代码:10110 学号:s20090619 中北大学硕士学位论文 TiO 2纤维的制备、复合及其光催化性能研究硕士研究生张巍指导教师李巧玲教授学科专业无机化学 2012年 3月 20日 TiO 2纤维的制备、复合及光催化性能研究张巍中北大学图书分类号 +1 密级非密 UDC 硕士学位论文 TiO 2纤维的制备、复合及其光催化性能研究指导教师(姓名、职称) 李巧玲( 教授) 申请学位级别理学硕士专业名称无机化学论文提交日期 2012 年 3 月 20 日论文答辩日期 2012 年 6 月 2 日学位授予日期 2012 年月日论文评阅人韩高义教授薛永强教授答辩委员会主席薛永强教授 2012年3月20日原创性声明本人郑重声明: 所呈交的学位论文, 是本人在指导教师的指导下,独立进行研究所取得的成果。除文中已经注明引用的内容外, 本论文不包含其他个人或集体已经发表或撰写过的科研成果。对本文的研究作出重要贡献的个人和集体, 均已在文中以明确方式标明。本声明的法律责任由本人承担。论文作者签名: 日期: 关于学位论文使用权的说明本人完全了解中北大学有关保管、使用学位论文的规定, 其中包括: ①学校有权保管、并向有关部门送交学位论文的原件与复印件;②学校可以采用影印、缩印或其它复制手段复制并保存学位论文;③学校可允许学位论文被查阅或借阅;④学校可以学术交流为目的, 复制赠送和交换学位论文;⑤学校可以公布学位论文的全部或部分内容( 保密学位论文在解密后遵守此规定)。签名: 日期: 导师签名: 日期: 中北大学学位论文 TiO 2纤维的制备、复合及其光催化性能研究摘要:纳米二氧化钛由于其具有无毒无害、催化活性高、氧化能力及化学稳定性强等优势,在众多半导体光催化剂中脱颖而出, 一直处于光催化研究的核心地位。针对目前 TiO 2粉末易团聚、难分离回收等难题以及薄膜型和负载型 TiO 2光催化剂活性差的问题, 本文分别以钛酸四丁酯、硫酸钛和金属钛为钛源,采用水热法,并结合溶胶-凝胶法和水热沉淀法等工艺,制备了二氧化钛纤维。这种新型的光催化剂不仅具有高的光催化活性、韧性强,而且易于分离回收,是一种具有广阔应用和发展前景的功能材料。运用 XRD、拉曼、 SEM和 TEM 等多种表征手段对产物进行了表征。以甲基橙废水为目标降解物,评价了自制纤维的光催化活性,并将其与物质结构、产物形貌等进行了有效关联, 讨论了影响光催化活性的主要因素。主要内容包括以下四部分: 1、以钛酸四丁酯为钛源,采用溶胶-凝胶法与水热法的结合成功制备了掺杂铁的二氧化钛纤维。最佳工艺条件:以钛酸四丁酯为前躯体通过溶胶-凝胶法制得 Fe 3+/ TiO 2粉体,经过600℃煅烧后,在 12mol/L 的碱溶液中160℃高压水热反应 72h,制得锐钛矿 Fe 3+/ TiO 2纤维,其直径为 500nm, 长径比50~60(记做a )。 2、首次以钛片为钛源成功探索了水热法制备二氧化钛纤维的最佳工艺条件:三片 1cm*2cm钛片,碱液浓度为 10mol/L, 反应时间24h, 反应温度180℃,制得 TiO 2纤维, 直径100nm, 长径比220(记做b)。 3、以硫酸钛为钛源, 尿素为沉淀剂, 通过水热沉淀法制备二氧化钛颗粒,再通过碱溶液水热法合成二氧化钛纤维。最佳工艺条件:硫酸钛和尿素的摩尔比为 1:2,反应温度160℃,反应时间6h,制备出二氧化钛粉末,再将其在 10mol/L的碱溶液中180℃下反应72小时,制得直径为 500nm, 长径比 70的 TiO 2纤维(记做c)。 4、将不同方法制得的二氧化钛纤维进行催化反应,1h后 20mL 6mg/L甲基橙废水的降解率分别为:a 的降解率92%,b的降解率83%,c的降解率78%; 重复使用5次后的降解率分别为: a 90%, b 81%, c 77%。重复使用5次后的回收率分别为: a %, b %, c %。关键词:二氧化钛纤维;水热法; 水热沉淀法;溶胶-凝胶法;光催化中北大学学位论文 Research on the Preparation, composite and photocatalytic propert ies of TiO 2 fiber A bstract Nano- titanium dioxide with the superiority of non- toxic, high catalytic activity, strong oxidizability and che