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《上海师范大学》 2011年
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新型TiO_2基光催化剂的制备及催化性能研究

羊晓磊  
【摘要】:半导体光催化技术的发现和应用使得丰富、清洁的太阳能可以有效地转化为化学能,从而给人类在解决日益严重的环境污染和能源危机等诸多问题上提供了一个理想的选择。在上百种光催化剂中, TiO 2因为自身毒性小、活性高、化学稳定性好、价廉易得以及无二次污染等优点备受人们的青睐。然而,我们仍在探索合成高效的光催化剂,就TiO 2体系而言,纯TiO 2存在的主要缺点是较宽的禁带宽度即只能被紫外光激发和较低的量子效率。针对存在的实际问题,我们主要围绕探索新的制备方法并开发新型可见光响应的光催化剂来开展工作,主要研究掺杂组分和催化性能的内在联系、不同制备方法对催化效果的影响等。本论文开展了以下几部分工作: 1、二次醇热法制备类石墨碳修饰{001}晶面暴露的单晶TiO 2光催化剂及光催化性能研究 通过二次醇热法制备类石墨碳修饰{001}晶面暴露的单晶TiO 2光催化剂,在保持单晶TiO 2 {001}晶面暴露的同时,又可以在可见光的驱动下发生光催化反应。运用TEM、FESEM、XRD、DRS、BET、PL等测试手段,对合成样品的形貌和组成进行了表征,并重点研究了这两者对催化结果的影响。同时,我们还重点研究了类石墨碳在光催化过程中的作用,该光催化剂在对RhB和MO染料的降解表面出很高的催化活性并对研究机理进行了初步研究。 2、二次醇热法制备介孔核壳结构CdS/TiO 2光催化剂及光催化性能研究 先利用醇热法制备核壳结构TiO 2 ,再通过吸附法让Cd离子与其结合,再利用二次溶剂热制备得到CdS/TiO 2光催化剂。运用TEM、FESEM、XRD、DRS、BET、PL等测试手段,对合成样品的形貌和组成进行了表征,结果显示利用该方法可以得到介孔核壳结构CdS/TiO 2复合可见光光催化剂,该法不仅可以将禁带宽度较窄的CdS与TiO 2有效结合,将其光吸收范围拓展至可见光区域,而且可以保持TiO 2介孔核壳结构的完整性,充分利用TiO 2核壳结构对光的高利用率,使其催化活性远高于TiO 2催化剂,该光催化剂在RhB的降解中显示出很好的光催化活性。 3、原位合成介孔核壳结构的CdS/TiO 2光催化剂及光催化性能研究 通过原位引入Cd元素合成介孔核壳结构的CdS/TiO 2光催化剂,有效提高了CdS与TiO 2之间的相互作用力。通过改变CdS对TiO 2的比例,调变了合成样品的组分。采用FESEM、XRD、DRS、TEM、BET、PL等测试手段,对产物形貌和组成进行了表征,并重点研究了这两者对催化结果的影响。通过研究制备过程,我们认为形成过程是这样的:在溶剂热条件下首先形成了Cd与TiO 2的复合材料,通过焙烧,去处了前驱体中的有机物,形成了结晶的CdO/TiO 2的复合材料,再通过离子交换技术制备得到CdS/TiO 2光催化剂。样品在对氯苯酚及RhB的降解中都显示出很好的催化效果。
【学位授予单位】:上海师范大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2011
【分类号】:O643.36

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