二氧化钛纳米管的制备及光催化性能研究.pdf

摘要二氧化钛是一种重要的无机功能材料,纳米管具有较大的比表面积,在太阳能的储存与利用、光电转换、光致变色及光催化降解大气和水中的污染物等方面有广阔的应用前景。本文研究了用水热法制备D擅坠埽⒔徊教教植粼痈男灾票窽。纳米管,通过湎哐苌湟恰⒆贤庖豢杉止夤舛燃啤⑼干涞缇怠⒆贤饪杉止夤度计等对纳米管的性能进行了表征。以钛酸四丁酯为前驱体,用熔胶凝胶法制备纳米粉体。以水热法成功地纳米管。以金属、、,、、粼拥腡纳米粉体为前驱体,用水热法合成了金属离子掺杂的纳米管。借助予湎哐苌⑼干涞缇、能谱分析⒆贤庖豢杉止夤舛燃频确治方法,研究了如纳米粉体和纳米管的制备和掺杂,?冢鼙谖K牟悖管的长径比比较高。经实验证明,水热法制备的纳米管是由粉状经片状,进而卷曲成管状的。纳米管的团聚现象较明显。掺杂金属离子对纳米管的形貌没有纳米管具有一定的光催化效果。掺杂子的纳米管催化能力有所改善;掺杂、光催化能力没有促进;掺杂、关键词:二氧化钛纳米管;水热法;掺杂;;光催化降解;甲基橙;制备出性的因素。经过形貌分析,影响。降解甲基橙的实验表明:对光催化能力降低。
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,本人声明所呈论文是我个人在导师的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,不包含本人或其他用途使用过的成果。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已本学位论文成果是本人在广东工业大学读书期间在导师的指导下取得的,论申请学位论文与资料若有不实之处,本人承担一切相关责任,特此声明。在论文中作了明确的说明,并表示了谢意。文成果归广东工业大学所有。指导老师签字:论文作者签字:
第一章前言二氧化钛概况世纪的工业革命使人们的劳动和生活有了很大的进步,它给人类创造了前所未有的文明,使人类充分享受着物质生活的丰裕,但是,工业发展带来了环境污染以及能源短缺问题也威胁人类社会的生存和发展。各国的科学家从上世纪就开始着手研究新能源的研究开发,以应对化石能源的消耗。年,和发现在二氧化钛电极上光催化分解水的现象“M亓斯獯呋男率代,同时也吸引了来自化学、物理、材料、环境、能源等。柳方面的科学家的参与。年,虰枚趸炎鞔呋粒谒屑觳獾搅薈的还原物“W源硕趸延糜诠獯呋到庥卸疚廴疚锏难芯勘还惴河τ谩二氧化钛的研究已经取得很多进展,但是在实际应用方面还尚存问题:一是纳米二氧化钛光催化剂的固定技术;二是二氧化钛光催化剂的催化效率需要进一步提高;三是扩大二氧化钛光谱的应用范围,从紫外光区向可见区扩展。这也是光催化剂需要深入研究的三个方向。对于光催化技术的催化效率问题,趸钛催化剂在紫外光激发后将产生电子和空穴的分离,但其中绝大部分的光生电子和空穴在迁移至催化剂表面前都重新复合,吸收的紫外光能量以热量或荧光的方加阳极偏压或者电子受体都能够使光催化效率提高,向二氧化钛中掺氮”⒐蠼属等元素能够使二氧化钛的吸收光谱发生红移,从而使其在可见光区有吸收。纳米二氧化钛由于其颗粒较小,易于流失,循环利用难等特点,研究其固定化并在固定化的基础上进一步提高光催化效率,成了科学家研究的前沿问题。目前的固定化主要集中在玻璃、纤维、活性炭、分子筛、硅胶等载体上。二氧化硅较少的紫外可见光的吸收以及能够提供有效的电子空穴的分离“””晌R恢掷硐氲负载体二氧化钛属于过渡金属一族。在世纪初,人们已经开始采用二氧化钛代替有毒的氧化铅作为白色涂料,目前,每年以超过四百万吨的二氧化钛用于白色式损失掉,其催化效率一般低于ィ谑切矶嗫蒲Ъ已芯糠⑾衷诠獯呋从κ
Ⅲ涂料、塑料、造纸行业、食品、丝织品、皮革、牙膏、化妆品以及各样的含钛涂料阉嵝俊㈩阉犸。二氧化钛的工业制法主要包括硫化法和氯化法。硫化法就是向钛铁矿中加入硫酸使其转变成硫酸铁和硫酸钛,然后通过水解过滤得到氢氧化钛,煅烧娴玫蕉趸选B然ň褪窍劝杨烟笾械幕乖山鹗铁然后再重新氧化成氧化铁分离出来得到大约为サ慕鸷焓B然ㄏ喽硫化法具有能够生产出纯度较高的金红石,减少铁的浪费和对环境污染小等优点,使得它在工业生产二氧化钛占着主要地位。二氧化钛的化学稳定性、无毒性以及诸多良好性质吸引人们的很大注意。例如它的高折射率应用于太阳能电池,与人类血型相匹配应用生物材料,抗雾和自清洁能力应用于制镜与玻璃陶瓷行业,能够阻止紫外线导致嘧啶聚合的能力应前二氧化钛为催化剂的光催化反应变得越来越重要。图是最近几年关于二氧化钛和其光催化的文章数的比较,由图可知二氧化钛的理论研究和现实应用成上枷瑚用于化妆品,具有可受光激发产生电子一空穴应用光催化、杀菌、光合成等。目升趋势。图赜赥光催