球形二氧化钛复合光催化材料的制备与性能研究

摘要

球形二氧化钛具备低密度、大的比表面积，还可作为三维结构材料，因而近些年来受到广泛关注。二氧化钛是一种宽禁带半导体，对可见光无响应，为了提高其光催化活性，本文以球形二氧化钛为基底，分别通过表面负载 Ag纳米颗粒和磷酸银半导体复合以期制备出具有可见光活性的光催化材料。本文采用水热法制备球形二氧化钛粉体和由球形二氧化钛组成的薄膜，对其制备方案进行了优化，并对粉体和薄膜分别进行了银纳米颗粒负载和磷酸银半导体复合，制备出具有可见光活性的球形二氧化钛复合光催化材料；并通过XRD、SEM、XPS、TEM、UV-vis等手段对粉体和薄膜复合光催化材料进行了形貌、结构、元素价态、光吸收性质等进行了表征分析。
　　本文通过浸渍-光致还原制备出 Ag/TiO2(Ⅰ)和水热一步法制备出Ag/TiO2(Ⅱ)两种不同的Ag复合的球形TiO2。二氧化钛与银纳米颗粒复合后，由于银纳米颗粒的表面等离子体共振效应可以有效地提高二氧化钛的光吸收范围，使其具备可见光活性。通过XRD、TEM、XPS等分析，结果表明水热一步法制备的Ag/TiO2(Ⅱ)中的Ag是以单质态的纳米颗粒负载在TiO2表面。由于水热法一步法可以更有效的使 Ag负载到球形二氧化钛上，Ag/TiO2(Ⅱ)在可见光区的光吸收范围更广，光吸收强度更强，因而 Ag/TiO2(Ⅱ)光催化活性远高于Ag/TiO2(Ⅰ)。调整水热一步法中Ag/Ti摩尔比，制备Ag/TiO2(Ⅱ)的催化活性不同，当Ag/Ti=0.05时，Ag/TiO2(Ⅱ)对甲基橙的可见光催化降解性能最好。
　　本文通过水热法制备出由二氧化钛微球组成的薄膜，研究了水热反应的HF酸浓度、反应温度、反应时间、后处理烧结温度对薄膜形貌和光催化性能的影响。通过多次浸渍法，制备出Ag3PO4复合TiO2的复合半导体薄膜，Ag3PO4复合后该薄膜的光吸收边达到510nm，在可见光下可以光催化降解甲基橙，表明该薄膜有可见光活性。考察浸渍次数对薄膜光催化活性的影响，结果表明浸渍次数在5次时，薄膜的光催化活性最好。

目录

球形二氧化钛复合光催化材料的制备与性能研究

SPHERICAL TITANIA COMPOSITEPREPARATION AND ITS PHOTOCATALYTICACTIVITY

摘 要

Abstract

第1章 绪 论

1.1 课题背景及意义

1.2 TiO2 半导体光催化机理

1.3 半导体光催化技术的应用

1.4 TiO2 光催化材料的改性方法

1.5 球形二氧化钛的制备现状

1.6 课题研究内容

第2章 实验材料及其实验方法

2.1 实验材料及仪器设备

2.2 实验方法

2.3 样品性能表征

第3章 球形Ag/TiO2 的制备与光催化性能研究

3.1 引言

3.2 浸渍-光致还原法制备球形Ag/TiO2(Ⅰ)及性能表征

3.3 水热法制备球形Ag/TiO2(Ⅱ)的表征分析

3.4 本章小结

第4章 Ag3PO4/TiO2 薄膜的制备与光催化性能

4.1 前言

4.2 TiO2 微球薄膜的制备及影响因素

4.3 Ag3PO4/TiO2 薄膜的制备及表征

4.4 本章小结

结 论

参考文献

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致谢