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【6h】

TiO2光阳极和AC/PTFE阴极光电催化技术降解罗丹明B的研究

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目录

摘要

第1章 绪论

1.1 课题研究的背景、目的和意义

1.1.1 课题研究的背景

1.1.2 课题研究的目的与意义

1.2 TiO2光催化剂的结构及光催化机理

1.2.1 TiO2的晶体结构

1.2.2 半导体TiO2的光催化机理

1.3 TiO2纳米管的研究进展

1.3.1 TiO2纳米管的制备方法

1.3.2 TiO2纳米管阵列的形成机理

1.3.3 阳极氧化法制备TiO2纳米管阵列的影响因素

1.3.4 改性TiO2纳米管阵列的研究现状

1.3.5 TiO2纳米管阵列的应用

1.4 本论文的主要研究内容

第2章 实验材料与研究方法

2.1 化学试剂与实验仪器

2.1.1 化学试剂及材料

2.1.2 主要实验设备

2.2 TiO2纳米管阵列的制备

2.3 CdS/TiO2纳米管阵列的制备

2.4 光电化学性能测试

2.5 催化性能测试

2.5.1 光催化性能测试

2.5.2 光电催化性能测试

第3章 TiO2纳米管阵列制备及性能研究

3.1 引言

3.2 制备条件对TiO2纳米管阵列形貌的影响

3.2.1 阳极氧化电压的影响

3.2.2 阳极氧化时间的影响

3.2.3 电解液组成的影响

3.2.4 退火温度的影响

3.3 TiO2纳米管阵列结构和性能分析

3.3.1 TiO2纳米管阵列的化学形态

3.3.2 TiO2纳米管阵列的晶型结构

3.3.3 TiO2纳米管阵列的光吸收性能

3.4 制备参数对TiO2纳米管阵列光催化性能的影响

3.4.1 阳极氧化电压的影响

3.4.2 阳极氧化时间的影响

3.4.3 电解液组成的影响

3.4.4 退火温度的影响

3.5 本章小结

第4章 CdS/TiO2纳米管阵列制备及性能研究

4.1 引言

4.2 CdS/TiO2纳米管阵列光催化机理

4.3 制备条件对CdS/TiO2纳米管阵列形貌的影响

4.3.1 沉积电压的影响

4.3.2 沉积时间的影响

4.3.3 电解液组成的影响

4.4 CdS/TiO2纳米管阵列的结构和性能分析

4.4.1 CdS/TiO2纳米管阵列的化学形态

4.4.2 CdS/TiO2纳米管阵列的晶型结构

4.4.3 CdS/TiO2纳米管阵列的光吸收性能

4.5 制备参数对CdS/TiO2纳米管阵列光催化性能的影响

4.5.1 沉积电压的影响

4.5.2 沉积时间的影响

4.5.3 电解液组成的影响

4.6 本章小结

第5章 光电催化体系降解罗丹明B的研究

5.1 引言

5.2 活性炭与聚四氟乙烯质量比的优选

5.3 降解条件对光电催化降解率的影响

5.3.1 外加偏压的影响

5.3.2 电解液初始pH的影响

5.3.3 电解质Na2SO4浓度的影响

5.4 光电化学性能分析

5.5 使用次数对光电催化降解率的影响

5.5.1 光阳极使用次数的影响

5.5.2 AC/PTFE电极使用次数的影响

5.6 光电催化降解罗丹明B的羟基自由基产量分析

5.7 本章小结

结论

参考文献

致谢

攻读学位期间发表论文

声明

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摘要

半导体TiO2光催化技术是一种高效的污染控制技术,在解决环境污染方面具有广泛的应用前景。利用窄带隙半导体修饰有序TiO2纳米管阵列,可以提高光生电子与空穴的分离效率。本论文制备了TiO2纳米管阵列电极和CdS/TiO2纳米管阵列电极,并利用SEM、XRD、XPS、UV/vis等测试手段对其结构及光电性能进行表征分析并对其光催化性能进行比较。制备AC/PTFE电极,分别以铂电极和AC/PTFE电极为阴极建立光电催化体系,考察光电协同降解污染物的作用机理。
   采用阳极氧化法制备TiO2纳米管阵列,研究阳极氧化电压、电解液组成、阳极氧化时间等因素对光催化性能的影响。结果表明,最佳制备条件为恒压25V,0.5g NH4F和1.0mol/L Na2SO4的混合溶液,氧化时间120min,退火温度450℃,退火时间120min。光照60min,对罗丹明B的降解率可达60.8%。
   采用阴极电沉积法制备CdS/TiO2纳米管阵列,研究阴极沉积电压、沉积时间、电解液组成等因素对CdS/TiO2纳米管阵列光催化性能的影响。结果表明:最佳制备条件为沉积电压为0.8V,0.1mol/L氯化镉与0.06mol/L硫代乙酰胺的混合溶液,沉积时间30min。光照60min,对罗丹明B的降解率可达72.6%。
   在外加偏压为2.0V,电解液初始pH值为7.5,电解质Na2SO4浓度为0.1mol/L时,四种光电催化体系的羟基自由基含量为CdS/TiO2纳米管阵列-AC/PTFE>CdS/TiO2纳米管阵列-Pt>TiO2纳米管阵列-AC/PTFE>TiO2纳米管阵列-Pt,降解率分别为97.5%、93.1%、86.7%和80.4%。

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