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《天津大学》 2007年
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TiO_2、W~(6+)/TiO_2纳米管的制备及气相光催化降解甲苯的研究

高剑琴  
【摘要】: 本文以钛酸丁酯为主要原料,采用溶胶-凝胶法制备了TiO2纳米粉体,并以自制的TiO2纳米粉体为原料,采用水热法制备了TiO2纳米管催化剂。此外还分别通过溶胶-凝胶法和沉淀浸渍法掺钨,对制备的TiO2纳米管进行了进一步修饰。 分别用X射线衍射仪(XRD),比表面积测试仪(BET),透射电子显微镜(TEM),紫外-可见光谱仪(UV-Vis)和红外光谱仪(FTIR)对催化剂的晶型、比表面积、管形结构、粒子分布形态、吸光性进行了表征。以甲苯作为气相挥发性有机物(VOCs)的主要代表物进行光催化降解实验,评价了其光催化活性。讨论了不同焙烧温度、不同掺杂方法和掺杂量对TiO2纳米管形貌、晶形和光催化活性的影响。 研究结果表明,采用水热法制备的TiO2纳米管主要为H2Ti2O5·H2O与锐钛矿TiO2的混合物。焙烧后H2Ti2O5·H2O完全转化为TiO2,且随着焙烧温度升高锐钛矿晶型特征峰加强,后又向金红石相转变;比表面积直线下降;纳米管的光催化活性有一最佳值,其中以450℃焙烧温度下的纳米管光催化活性最好。另外未焙烧的纳米管在前120 min降解速度很高甚至超过了450℃焙烧温度下的纳米管。究其原因,与得到的纳米管为锐钛矿晶型且比表面积较大有关。 采用溶胶-凝胶法制备的W6+/TiO2纳米管,W6+主要取代Ti4+而进入TiO2晶格;此法掺W有助于纳米管管长的增长和结构的优化,W6+/TiO2纳米管的比表面积大于TiO2纳米管的比表面积。采用沉淀浸渍法制备的W6+/TiO2纳米管含W物相包覆在TiO2纳米管上,并未改变TiO2的晶体结构;随着掺W量增多,比表面积在不断下降。两种方法制备的催化剂对OH-和H2O的吸附均增强,具有比TiO2更宽的吸光范围。 通过实验知掺W改性可显著提高TiO2纳米管的光催化活性,掺W量和制备方法对W6+/TiO2纳米管的催化活性都有影响,其中以溶胶-凝胶法制备的W6+/TiO2纳米管在x(W)=1%时的光催化活性最好。结合有关文献推测了W6+/TiO2纳米管可能的催化作用机理及甲苯降解可能的反应历程。
【学位授予单位】:天津大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2007
【分类号】:TB383.1

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【参考文献】
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