收藏本站
《北京交通大学》 2018年
收藏 | 手机打开
二维码
手机客户端打开本文

负载型二氧化钛材料的制备及光催化降解染料的研究

蒋妍  
【摘要】:环境污染问题日益严重,在众多的环境污染治理技术中,以TiO2为代表的半导体光催化材料以成为一种理想的环境污染清洁材料。本文对TiO2的晶型结构及电学性质进行了简要论述。同时,对TiO2的各种制备及改性方法进行了总结。最后,介绍了 TiO2在紫外线吸收及光催化等方面的应用。针对目前Ti02存在的缺陷,为提高TiO2的光催化性能及材料的稳定性,本论文具体的研究内容如下:第一,通过水热法在较低的温度下合成了具有不同含量的Ce掺杂Si02/P25复合材料(Ce-SiO2/P25,CSP)。样品采用X射线衍射(XRD)、X射线光电子能谱(XPS)、扫描及透射电子显微镜(SEM和TEM)、N2物理吸附、紫外-可见漫反射光谱(UV-visDRS)、荧光发射光谱(PL)等手段进行了表征。在可见光下,通过光降解亚甲基蓝(MB)、活性红染料(RR4)和光解水产氢气来测定样品的光催化性能。研究结果表明,铈的最佳负载量为5 mM。在可见光照射下,CSP-5纳米材料对于MB和RR4的降解率可分别达到91.86%和88.79%,其相应的光解水产氢量为2.315 mmol g-1。光催化性能的提高基于硅和铈的协同效应。CSP内部产生的杂质能级减小了材料的禁带宽度,使其具有可见光活性,同时电子-空穴的复合也被有效抑制。另外通过BET表面积测定可知,CSP样品的比表面积增加,因而对有机分子的吸附能力变强。本实验还探究了 RR4和MB溶液的初始pH值对CSP-5光降解有机染料的影响。通过循环测试可知,相比于原始P25,CSP样品具有更好的稳定性及循环使用性能。最后,对于CSP样品的光催化机理也进行了深入的理论分析。第二,通过两步水热法合成了 Ag纳米颗粒负载的TiO2-石墨烯(P25-GR,PG)三组分纳米复合材料Ag-Ti02-石墨烯(Ag-P25-GR,APG)。运用XRD、XPS、SEM、TEM、Uv-visDRS、PL等手段对样品的物相结构、微观形貌、表面化学成分、光吸收以及光致发光等方面进行表征。结果证明,Ag纳米颗粒以单质的形式均匀地分散在PG的表面。相比于单组分材料,三组分APG纳米复合材料的吸收光谱延长至可见光区域并且载流子输运效率显著提高。通过光降解有机染料实验证明表面等离子共振现象(SPR)对光催化效率有一定影响。APG样品中Ag的最佳负载量为2 mM,APG-2样品对亚甲基蓝和活性红的降解率可分别达到86%和84%。其光催化性能的提高是基于石墨烯的存在以及SPR效应,导致光生电子-空穴对的寿命延长以及界面间电荷输运速率加快。本研究结果对未来制备高效而稳定的基于石墨烯的三组分光催化材料提供了理论依据。
【学位授予单位】:北京交通大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2018
【分类号】:O643.36;O644.1

【参考文献】
中国期刊全文数据库 前3条
1 ;Simulated-sunlight-activated photocatalysis of Methylene Blue using cerium-doped SiO_2/TiO_2 nanostructured fibers[J];Journal of Environmental Sciences;2012年10期
2 张江;黄正宏;许勇;康飞宇;;炭包覆TiO_2复合物对低浓度苯的光催化降解(英文)[J];新型炭材料;2011年01期
3 陈晓波;;二氧化钛纳米材料及其能源应用(英文)[J];催化学报;2009年08期
【共引文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 甄超;吴亭亭;Mohammad W.Kadi;Iqbal Ismail;刘岗;成会明;;光电化学水氧化用多孔单晶金红石TiO_2纳米棒阵列光阳极的设计和构建(英文)[J];催化学报;2015年12期
2 Asima Siddiqa;Dilshad Masih;Dalaver Anjum;Muhammad Siddiq;;Cobalt and sulfur co-doped nano-size TiO_2 for photodegradation of various dyes and phenol[J];Journal of Environmental Sciences;2015年11期
3 薛如意;鞠剑峰;徐山青;;TiO_2纳米复合纤维光催化处理印染废水的进展[J];印染;2015年21期
4 魏添昱;陈荣;马田;马君君;徐择林;程群;;光催化应用于处理水中重金属离子的研究进展[J];江西化工;2015年05期
5 郝进欣;吴永刚;李世雄;孙光宇;令狐荣锋;;(TiO_2)_3团簇分子电致激发特性的密度泛函理论研究[J];西南师范大学学报(自然科学版);2015年09期
6 徐海燕;傅敏;王瑞琪;;Bi_2O_3/g-C_3N_4/TiO_2三元复合物的制备及其可见光催化活性研究[J];人工晶体学报;2015年09期
7 朱洪强;何宏燕;袁媛;刘昌胜;;钛基体表面多级孔洞结构的制备和生物活性研究[J];表面技术;2015年07期
8 Qing Liu;Yuming Zheng;Lubin Zhong;Xiaoxia Cheng;;Removal of tetracycline from aqueous solution by a Fe_3O_4 incorporated PAN electrospun nanofiber mat[J];Journal of Environmental Sciences;2015年02期
9 邓振邦;吴春华;赵海燕;童炜;闻艳;姜圆圆;赵晓丹;;TiO_2研究进展及其在水处理技术中的应用[J];华东电力;2014年12期
10 戴杰;郭晓玲;王向东;冯亚明;申国栋;崔贞;金卓樑;;弱酸性染料的铁氮共掺杂纳米TiO_2光催化降解[J];印染;2014年19期
【二级参考文献】
中国期刊全文数据库 前8条
1 ;Visible light responsive N-F-codoped TiO_2 photocatalysts for the degradation of 4-chlorophenol[J];Journal of Environmental Sciences;2011年11期
2 ;A visible light-responsive iodine-doped titanium dioxide nanosphere[J];Journal of Environmental Sciences;2011年01期
3 Somjate Photong;Virote Boonamnuayvitaya;;Enhancement of formaldehyde degradation by amine functionalized silica/titania films[J];Journal of Environmental Sciences;2009年12期
4 MAHMOOD Tariq;;Effect of dye-metal complexation on photocatalytic decomposition of the dyes on TiO_2 under visible irradiation[J];Journal of Environmental Sciences;2009年02期
5 肖义;党利琴;安丽珍;白士英;雷志斌;;中孔石墨碳负载TiO_2复合材料光催化降解罗丹明B和苯酚[J];催化学报;2008年01期
6 DAVID Johnson;;Photocatalytic degradation of the dye sulforhodamine-B: A comparative study of different light sources[J];Journal of Environmental Sciences;2007年01期
7 ;Preparation, characterization and photocatalytic activities of boron- and cerium-codoped TiO_2[J];Journal of Environmental Sciences;2007年01期
8 黄正宏,许德平,康飞宇,郝吉明;炭与TiO_2光催化剂的复合及协同作用研究进展[J];新型炭材料;2004年03期
【相似文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 ;纳米复合材料产业化之路漫长[J];中国粉体工业;2007年06期
2 ;印度提出纳米复合材料制造新想法[J];中国粉体工业;2013年05期
3 邵甄胰;蒋小松;张媚鹛;朱德贵;丁义超;王静;;镧对Cu/Ti_3SiC_2/C/MWCNTs/Graphene/La纳米复合材料摩擦学性能的影响(英文)[J];稀有金属材料与工程;2018年08期
4 陈坚;徐晖;;石墨烯及其纳米复合材料作为锂离子电池负极的研究进展[J];材料导报;2017年09期
5 ;《可生物降解聚合物及其纳米复合材料》简介[J];中国塑料;2017年08期
6 张迪;;纳米复合材料的性能[J];科技展望;2016年28期
7 Amin AZIMI;Ali SHOKUHFAR;Omid NEJADSEYFI;Hamid FALLAHDOOST;Saeid SALEHI;;Taguchi统计学分析方法优化Al 7068-TiC纳米复合材料的凝固行为(英文)[J];Transactions of Nonferrous Metals Society of China;2015年08期
8 黄庆红;孙强;;纳米复合材料研究回顾与展望(下)[J];新材料产业;2014年08期
9 曾秀妮;;聚合物/黏土纳米复合材料技术及相关中国专利分析[J];塑料助剂;2013年03期
10 于海洋;姚超;左士祥;刘文杰;吴凤芹;朱斌;;磷酸铝/凹凸棒石纳米复合材料的制备及表征[J];非金属矿;2012年02期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 张琪;江雷;程群峰;;氢键/离子键协同强韧石墨烯纳米复合材料[A];中国化学会第30届学术年会摘要集-第三十六分会:纳米材料合成与组装[C];2016年
2 张中一;谷林;Joachim Maier;崔光磊;;一种新型锗/碳纳米管-纳米复合材料用于储锂材料[A];中国化学会第27届学术年会第04分会场摘要集[C];2010年
3 张忠;;多级次多尺度纳米复合材料力学性能研究[A];2010年第四届微纳米海峡两岸科技暨纳微米系统与加工制备中的力学问题研讨会摘要集[C];2010年
4 卢小泉;;基于纳米复合材料的电化学生物传感器[A];第六届海峡两岸分析化学会议摘要论文集[C];2010年
5 周天楠;陈枫;邓华;张琴;傅强;;氧化石墨烯的还原及壳聚糖纳米复合材料的性能[A];2011年全国高分子学术论文报告会论文摘要集[C];2011年
6 方征平;宋平安;郭正虹;;聚丙烯/富勒烯纳米复合材料的阻燃性能[A];2011年全国高分子学术论文报告会论文摘要集[C];2011年
7 谭海英;万东;王露;王宇杰;刘枫;唐涛;;三臂星型聚苯乙烯/C_(60)纳米复合材料的流变学行为[A];2011年全国高分子学术论文报告会论文摘要集[C];2011年
8 黄赟赟;胡成龙;陈旭东;章明秋;;石墨烯/聚N-异丙烯酰胺纳米复合材料的制备[A];中国化学会第28届学术年会第18分会场摘要集[C];2012年
9 赵瑶瑶;马英新;李浩;汪乐余;;功能化纳米复合材料对农药的特异性检测[A];中国化学会第28届学术年会第9分会场摘要集[C];2012年
10 林君;杨飘萍;程子泳;侯智尧;;多功能纳米复合材料的制备及其在生物医学领域的应用[A];第十二届固态化学与无机合成学术会议论文摘要集[C];2012年
中国重要报纸全文数据库 前10条
1 华凌;纳米复合材料提升自充电池性能[N];中国化工报;2014年
2 记者 张斐 通讯员 金伟;惠州将建金属纳米复合材料研究院[N];惠州日报;2018年
3 毕文;纳米复合材料产业化需长期培养[N];中国建材报;2011年
4 钱伯章;纳米复合材料产业化之路漫长[N];中国石化报;2007年
5 李闻芝;纳米复合材料产业化研讨会将开[N];中国化工报;2004年
6 李伟;汽车用上纳米复合材料部件[N];中国化工报;2004年
7 宋玉春;纳米复合材料能否风行?[N];中国石化报;2005年
8 刘霞;高效存储氢的纳米复合材料研制成功[N];科技日报;2011年
9 唐伟家 吴汾 李茂彦;尼龙纳米复合材料的开发和市场[N];中国包装报;2008年
10 曲键;俄科学家合成出一种光控纳米复合材料[N];科技日报;2012年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 黄斌艳;磁性纳米复合材料的制备及其对水中污染物的吸附机理研究[D];湖南大学;2018年
2 毛龙;层状粘土改性脂肪族聚酯纳米复合材料的制备、结构和性能研究[D];湖南工业大学;2018年
3 陈垒;纳米碳/环氧形状记忆聚合物复合材料的制备及微波驱动性能研究[D];哈尔滨工业大学;2018年
4 陈高汝;钽铌酸钾/聚偏氟乙烯纳米复合材料微结构设计及介电性能研究[D];哈尔滨理工大学;2018年
5 张赛;基于纳米复合材料的三种小分子电化学传感研究[D];西北大学;2018年
6 张延扬;基于纳米复合材料的污水深度除磷与磷回收的应用基础研究[D];南京大学;2016年
7 姚庆峰;水滑石—碳基量子点纳米复合材料的制备及其吸附和催化性能研究[D];北京化工大学;2018年
8 惠妮;基于新型导电聚合物纳米复合材料电化学传感器的制备及应用[D];青岛科技大学;2017年
9 何苗;壳聚糖修饰银、铜及二氧化钛纳米复合材料的制备、表征及抗菌性能研究[D];福州大学;2015年
10 李月云;贵金属纳米复合材料电化学免疫传感器研究[D];中国地质大学(北京);2018年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 张恒;聚乳酸/碳化硅纳米复合材料的制备及性能表征[D];吉林化工学院;2018年
2 井明华;聚合离子液体石墨烯基纳米复合材料的制备及其电化学应用研究[D];辽宁大学;2013年
3 高鑫;沸石/聚乙烯纳米复合材料的电导与陷阱特性研究[D];哈尔滨理工大学;2018年
4 卢馨;NCC-g-ECH/EP纳米复合材料的制备与性能研究[D];哈尔滨理工大学;2018年
5 吴强;深度混炼对SiO_2/LDPE纳米复合材料分散性与直流电性能影响[D];哈尔滨理工大学;2018年
6 赵贺;微—纳米SiO_2/LDPE复合材料结构形态与电击穿性能研究[D];哈尔滨理工大学;2018年
7 康秀芝;新型纳米复合材料修饰电化学生物传感器的制备及应用[D];湖南师范大学;2018年
8 潘宇;MMT/SiO_2/EP微—纳米复合材料介电性能研究[D];哈尔滨理工大学;2018年
9 李志华;自旋转换配位聚合物纳米复合材料的制备与性能调控[D];江南大学;2018年
10 冯峰;半导体纳米复合材料的制备及光催化性能研究[D];苏州大学;2018年
 快捷付款方式  订购知网充值卡  订购热线  帮助中心
  • 400-819-9993
  • 010-62791813
  • 010-62985026