收藏本站
收藏 | 手机打开
二维码
手机客户端打开本文

复合光催化剂的结构设计及其光催化性能研究

王德方  
【摘要】:二氧化钛具有优异的光催化活性,被广泛用来降解各类有机和无机污染物。然而,带隙较宽(约为3.2eV),仅能吸收波长小于380nm的紫外光以及光生电子和空穴易于复合,光量子效率低,限制了其光催化活性。众所周知,p-n结能够有效的促进光生电子和空穴的分离,提高光生电荷的寿命;窄带隙半导体氧化物敏化,能够提高复合光催化剂的光响应范围;空心结构和核壳结构光催化剂具有稳定性高、表面渗透性好、低密度、大的比表面积、良好的单分散性等优点,能够提高催化效率。因此,本论文以二氧化钛为基础与其它半导体氧化物复合,并设计制备具有特定结构,利用它们之间的协同效应来提高复合光催化剂的光催化活性和效率。 本论文以钛酸丁酯(TBOT)和硝酸镍为原料,通过溶胶凝胶和浸渍煅烧相结合的方法,制备出了具有p-n异质结结构的球形二氧化钛表面负载氧化镍颗粒的复合光催化剂;以钛酸丁酯和硝酸铁为原料,通过溶胶凝胶和浸渍煅烧相结合的方法,制备了具有可见光光催化活性的Fe-TiO_2复合光催化剂;以葡萄糖为原料,通过传统水热法制备了胶体炭球,并以胶体炭球为模板钛酸丁酯为原料,通过高温煅烧和微波水热的方法分别制备了中空TiO_2微球和具有核壳结构的C@TiO_2复合微球;以胶体炭球为模板钛酸丁酯和硝酸铁为原料,通过在空气中高温煅烧的方法制备了Fe_2O_3/TiO_2中空微球,通过在氮气保护气氛下煅烧的方法制备了具有核壳结构的Fe_2O_3负载C@TiO_2复合微球。并利用XRD、SEM、TEM、UV-Vis和PL等方法对催化剂的晶相组成、微观结构、吸光性能和光致发光性能等进行了测试和表征。并分析了光催化剂的结构和形貌对其光催化活性的影响,并通过对形貌、结构的控制来改善其光催化活性,对可见光光催化活性提高的原因和机理也进行了简要分析。 结果表明:(1)制备的具有p-n结结构的TiO_2/NiO复合光催化剂的光响应范围得到了明显的提高,并且p-n结的形成有利于光生电子和空穴的分离,提高了其光催化活性,光催化降解测试结果显示在一定范围内随着氧化镍含量的增加,复合光催化剂的光催化活性逐渐提高。(2)制备的可见光响应的Fe-TiO_2复合光催化剂,一部分Fe以Fe_2O_3颗粒的形式均匀分散在TiO_2微球的表面,并形成了有效的异质结结构;一部分Fe以离子的形式进入TiO_2的晶格,形成了Fe掺杂TiO_2。Fe的负载提高了催化剂光响应范围使其成为可见光响应的复合光催化剂,并且异质结的形成有效的提高了光生电荷的分离,提高了复合催化剂的光催化活性。并在一定范围内随着Fe负载量的增加,复合光催化剂在可见光区的光催化活性逐渐提高。(3)制备的空心TiO_2微球和具有核壳结构的C@TiO_2复合微球都表现出较高的光催化活性。微波水热的方法能使TiO_2在较低的温度和较短的时间结晶,并且C核的存在有利于催化过程中反应物的移动和分离,从而对提高C@TiO_2的光催化效率有积极的作用。(4)制备的Fe_2O_3/TiO_2中空微球和具有核壳结构Fe_2O_3负载C@TiO_2复合微球都具有良好的单分散性,并且Fe_2O_3颗粒均匀的分布在TiO_2的表面,晶格紧密接触形成了有效的异质结结构。Fe_2O_3颗粒的负载扩大了光响应范围使复合光催化剂具有了可见光光催化活性,并使光生电荷能够有效的传输分离,表现出良好的光催化性能。形成的中空结构和核壳结构也在一定程度上提高了复合催化剂的光催化效率。


知网文化
【相似文献】
中国期刊全文数据库 前20条
1 周艺;钟选斌;杨波;朱志平;;Y~(3+)掺杂ZnO/TiO_2复合纳米光催化剂的研究[J];湖南师范大学自然科学学报;2008年02期
2 张伟;施周;张茜;张骅;徐舜开;;溶胶-凝胶法制备复合光催化剂(MWNTs/TiO_2)工艺条件的研究[J];环境工程学报;2010年11期
3 张爱平;张进治;;Cu/BiVO_4复合光催化剂的制备及可见光催化活性(英文)[J];物理化学学报;2010年05期
4 成英之,张渊明,唐渝;WO_3-TiO_2薄膜型复合光催化剂的制备和性能[J];催化学报;2001年02期
5 管秀荣;邵忠财;田彦文;高景龙;;高分子网络凝胶法制备SnO_2/TiO_2复合粉及其光催化性能[J];有色矿冶;2006年05期
6 刘红;李杨薇;娄文涛;;TiO_2-Al_2O_3复合光催化剂的制备及其对甲基橙的降解[J];武汉科技大学学报;2009年05期
7 姚秉华,杨莉,杨国农,赵青;复合光催化剂CeO_2/TiO_2的制备及性能研究[J];化学研究与应用;2004年04期
8 牟柏林,侯天意,霍丽娟,孙申美;天然沸石负载ZnO/SnO_2复合半导体的光催化活性[J];硅酸盐学报;2005年11期
9 布和;;掺不同过渡金属TiO_2/高岭土复合光催化剂的制备及其光催化活性的研究[J];内蒙古石油化工;2011年07期
10 肖信;张敬环;南俊民;;铁离子掺杂磁载TiO_2光催化剂的制备及光催化性能(英文)[J];硅酸盐学报;2008年11期
11 王海滨;贾娜;霍冀川;;二氧化钛/海泡石复合材料制备及其光催化性能研究[J];非金属矿;2006年05期
12 姚秉华;赵青;庞秀芬;杨丽芹;;漂浮负载型光催化剂制备及降解草甘膦研究[J];环境工程学报;2008年02期
13 姚秉华,王理明,余晓皎,杨国农,赵高扬,郑怀礼;RuO_2TiO_2复合光催化剂的制备及性能研究[J];光谱学与光谱分析;2005年06期
14 周艺;黄可龙;杨波;朱志平;;稀土共掺杂纳米TiO_2/MWCNT复合光催化剂的研究[J];湖南大学学报(自然科学版);2008年06期
15 张伟;施周;张骅;徐舜开;;多壁碳纳米管结构对复合光催化剂催化效果的影响[J];环境工程学报;2009年12期
16 张新荣,杨平,赵梦月;TiO_2·Al_2O_3/beads光活性的研究[J];感光科学与光化学;2001年02期
17 李新平;刘建军;徐东升;于迎春;左胜利;;Ag-TiO_2/蒙脱土复合纳米光催化剂的研究[J];分子催化;2006年04期
18 谭惠;李殿超;杨殿范;王瑛玮;;掺铁-TiO_2/膨润土复合光催化材料制备及性能[J];吉林大学学报(地球科学版);2007年01期
19 蒋银花;赵琛煊;刘辉;孙岳明;殷恒波;陈蕊;;纳米TiO_2-ZnO复合光催化剂对阳离子蓝X-GRL的光解脱色研究[J];太阳能学报;2008年03期
20 陈金媛,彭图治,肖燕风;高效二氧化钛/膨润土复合材料的制备及光催化性能研究[J];化学学报;2003年08期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 熊攀;付永胜;汪信;;可磁分离的COFe_2O_4/MWCNTs光催化性能[A];中国化学会第十二届全国应用化学年会论文集[C];2011年
2 孙静;张辉;郭良宏;;TiO_2-GR复合光催化剂的制备及光催化性能的考察[A];中国化学会第28届学术年会第2分会场摘要集[C];2012年
3 马荣华;王丹丹;邓立洋;;α-SiW_(11)Ti/PANI/TiO_2复合光催化剂的制备及光催化性能[A];中国化学会第四届全国多酸化学学术研讨会论文摘要集[C];2011年
4 ;光催化材料及在能源与环境中的应用[A];2009中国材料研讨会会议程序和论文摘要集[C];2009年
5 邢婵娟;延卫;郭烈锦;;K_2Ti_6O_(13)/Cd_xZn_(1-x)S复合光催化剂的制备和产氢性能的研究[A];2004年全国太阳能光化学与光催化学术会议论文集[C];2004年
6 毕冬琴;许宜铭;;Fe_2O_3-WO_3复合光催化剂的活性及机理研究[A];第六届全国环境化学大会暨环境科学仪器与分析仪器展览会摘要集[C];2011年
7 滕冬华;于运花;杨小平;;一种新型TiO_(2-X)N_X/CNFS纳米复合光催化剂的制备与表征[A];第十五届全国复合材料学术会议论文集(下册)[C];2008年
8 林华香;许紫婷;王绪绪;付贤智;;Ce_(0.6)Zr_(0.4)O_2/TiO_2的光催化性能研究[A];第2届全国工业催化技术及应用年会论文集[C];2005年
9 周秀文;朱祖良;赵君科;;CdS改性TiO_2光催化剂的制备及结构[A];中国工程物理研究院科技年报(2005)[C];2005年
10 羊晓磊;卞振锋;朱建;李和兴;;胶囊型CdS/TiO_2复合光催化剂的研究[A];第五届全国环境化学大会摘要集[C];2009年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 黄大成;二氧化钛/多孔炭复合材料的制备、结构和性能研究[D];上海交通大学;2012年
2 郭鹏;TiO_2/ZSM-5复合光催化剂的制备及性能研究[D];大连理工大学;2010年
3 姜勇;纳米TiO_2/磁性活性炭光催化剂制备与性能研究[D];中国矿业大学(北京);2011年
4 李丽坤;含Cu化合物异质结构的制备及光催化产氢活性研究[D];武汉理工大学;2013年
5 王铮;复合光催化剂的制备及其降解水中染料的应用研究[D];同济大学;2007年
6 因博;炭质光催化复合材料制备及液相有机物去除性能的研究[D];华东理工大学;2013年
7 李玲;新型可见光响应纳米光催化剂的研制及其应用[D];东华大学;2012年
8 龙绘锦;高效微纳结构TiO_2基光催化剂的制备及其光催化性能研究[D];吉林大学;2009年
9 张茂林;纳米ZnO/SnO_2等复合光催化剂的制备及其降解有机污染物研究[D];中国科学院研究生院(广州地球化学研究所);2004年
10 何剑;微弧氧化制备WO_3/TiO_2复合膜的结构与光催化性能研究[D];华中科技大学;2010年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 王德方;复合光催化剂的结构设计及其光催化性能研究[D];陕西科技大学;2013年
2 翟茜茜;石墨烯/钛酸纳米管复合光催化剂的制备和性能研究[D];上海交通大学;2012年
3 李焕;易回收的氧化锌基和氧化铋基复合光催化剂的制备及光催化性能[D];东华大学;2013年
4 赵东方;活性炭负载二氧化钛复合光催化剂的制备及其光催化性能研究[D];河南师范大学;2012年
5 余小玲;复合光催化剂的制备、表征及其光催化性能研究[D];淮北师范大学;2010年
6 郭睿;Ag/AgCl/BiMg_2VO_6复合光催化剂的制备及其可见光光催化性能研究[D];武汉理工大学;2012年
7 温艳媛;纳米二氧化钛复合光催化剂的制备、表征及其可见光催化性质研究[D];华东师范大学;2011年
8 王鹤;Cu/TiO_2/改性凹凸棒石复合光催化剂的制备及其光催化性能研究[D];武汉理工大学;2012年
9 秦茜;TiO_2/电气石复合光催化剂的制备及其光催化性能研究[D];武汉理工大学;2013年
10 檀科明;负载型复合光催化剂的制备及降解车内甲醛的实验研究[D];重庆大学;2012年
中国重要报纸全文数据库 前10条
1 文永奋;功能性非织造布前景看好[N];中国纺织报;2004年
2 本报记者 谢克俭;院士常行 项目长在[N];福建科技报;2004年
3 华声;新型光触媒涂料研制成功[N];中国环境报;2003年
4 ;可见光光催化降解污染物获突破[N];中国高新技术产业导报;2004年
5 记者 王保纯;我开发出清除室内污染的光触媒产品[N];光明日报;2005年
6 学友;纳米技术--新产品诞生的源泉[N];国际经贸消息;2000年
7 ;兰州利用造纸废水制造出环保型精细化工产品[N];今日信息报;2003年
8 陈敬农;纳米光催化剂凭什么神奇[N];科技日报;2003年
9 本报记者  徐树才 黄建林 通讯员  李宝成;借“脑”合作 竹炭成金[N];福建日报;2006年
10 ;新型纳米涂料筑起环保健康屏障[N];中国高新技术产业导报;2006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
  • 010-62982499
  • 010-62783978