高光催化活性纳米二氧化钛的制备、表征及其光催化降解生物分子研究

摘要

本文综述了近三十年来国内外纳米二氧化钛(TiO2)光催化技术的研究进展。以TiCl4为原料，采用微波加热与常规加热两步合成法制备掺铁纳米TiO2。用X-射线粉末衍射(XRD)、透射电镜(TEM)、扫描电镜(SEM)、紫外-可见吸收光谱(UV-Vis)、光电子能谱(XPS)、红外光谱(IR)等手段对其进行表征，结果表明：所制得的掺铁纳米TiO2是以锐钛矿为主相的混晶，平均粒径为10nm左右，适量Fe3+的掺杂能促进向金红石相变，抑制锐钛矿晶粒的生长，使Ti2p电子结合能升高0.3eV，并使TiO2吸光能力增强，带边吸收向可见光区移动，亲水性增强。在UVA段(波长范围：320～400nm)紫外光辐照下，通过对维生素B12的光催化降解，发现掺入物质的量分数为0.5％Fe3+，能明显提高纳米TiO2光催化活性，使维生素B12降解速率提高2.3倍。以钛酸异丙酯为原料，采用微波加热合成法制备掺杂银纳米TiO2。用X-射线粉末衍射(XRD)、透射电镜(TEM)、光电子能谱(XPS)与紫外-可见吸收光谱(UV-Vis)对掺杂银后纳米TiO2结构与性能变化进行了分析。结果表明，银的掺杂促进纳米TiO2中锐钛矿相转化金红石相相变，抑制锐钛矿晶粒的生长，使光谱响应范围向可见光区移动。在紫外光源(主波长253.7nm)辐照下，纳米二氧化钛DegussaP25为光催化剂，研究维生素B12的初始浓度[VB12]。，光催化剂DegussaP25的用量，pH对光催化氧化降解速率的影响。发现光催化降解过程符合Langmuir等温吸附。并主要通过维生素B12的紫外-可见吸收光谱变化，对光降解机理作了初步推测。

目录

文摘

英文文摘

第一章文献综述

1 TiO2光催化的基本原理

1.1 TiO2的晶体结构

1.2 TiO2的能带结构

1.3 TiO2的化学吸附

2纳米TiO2的光催化反应机理

2.1纳米TiO2的光催化反应历程

2.2纳米TiO2的光催化动力学理论

3对TiO2光催化反应的影响因素

3.1 O2的影响

3.2 H2O2的影响

3.3 pH的影响

4高光催化活性二氧化钛的制备

4.1制备方法现状

4.2二氧化钛光催化剂改性

5纳米二氧化钛在生物医药中的应用

5.1防晒剂

5.2抗菌方面

5.3抗肿瘤方面

5.4生物兼容性

6 TiO2光催化发展趋势

第二章掺铁纳米二氧化钛的制备及其光催化性能研究

1实验部分

1.1主要试剂和仪器

1.2制备

1.3光催化降解维生素B12

2结果与讨论

2.1 XRD分析晶相组成与粒径

2.2透射电镜(TEM)与扫描电镜(SEM)分析

2.3紫外-可见(UV-Vis)吸收光谱测试

2.4表面XPS分析

2.5 FT-IR结果分析

2.6光催化剂性能测试

3小结

第三章微波合成掺银纳米二氧化钛及其光催化性能研究

1实验部分

1.1主要试剂和仪器

1.2微波合成掺银纳米TiO2

2结果与讨论

2.1 TEM和XRD分析

2.2 XPS分析

2.3紫外-可见(UV-Vis)吸收光谱测试

2.4纳米TiO2催化剂性能测试

3小结

第四章纳米二氧化钛光催化降解维生素B12的动力学研究

1实验部分

1.1主要试剂和仪器

1.2实验过程

2结果与讨论

2.1[VB12]。的影响

2.2光催化剂Degussa P25用量影响

2.3 pH的影响

2.4维生素B12光催化降解机理初探

3小结

参考文献

附录硕士期间整理、发表论文目录

致谢