TiO纳米管和载铂TiO纳米管的制备及其光催化性能研究

摘要

以TiO2(Degussa P25)和NaOH为原料，采用水热法制备了钛酸纳米管，将此纳米管在300℃、400℃、500℃焙烧5h后得到含有一定量锐钛矿相的TiO2纳米管(titaniananotube，简称TNT)。以该锐钛矿型TNT为基体，H2PtCl6·6H2O为Pt源，采用光还原沉积法制得载铂TiO2纳米管(Pt/TNT)。通过透射电子显微镜(TEM)、X-射线衍射(XRD)、拉曼光谱及X-射线光电子能谱(XPS)等分析手段对制得纳米管的形貌、结构及组成进行了表征，并研究了它们的光催化性能。主要结论如下： 水热法制得的钛酸纳米管为无定型态，其组成为H2Ti2O5·H2O。随着水热反应时间的延长，纳米管的含量增加，管长增长；当水热反应温度在一定范围内，随着水热反应温度的升高，纳米管的含量增加，管长增长。对钛酸纳米管焙烧处理后制得TNT，随着焙烧温度的升高，TNT中锐钛矿的含量增加，但管状结构被破坏。将水热反应时间为48h，水热反应温度为150℃制得的钛酸纳米管经过400℃焙烧后，光催化降解亚甲基蓝(MB)的效果最好。另外，光催化反应条件对纳米管的光催化性能也有较大影响。当溶液为碱性、MB浓度较低且有空气参与时，纳米管的光催化性能较好。 Pt/TNT上的Pt颗粒以单质形式均匀分散在纳米管表面，且Pt/TNT的晶型结构较载Pt前没有发生明显变化。对于不同的污染物，载Pt后TiO2纳米管光催化性能的提高程度不同，Pt/TNT对甲基橙和罗丹明B的光催化降解性能较载Pt前有较大提高。以500℃焙烧后的TiO2纳米管为基体载Pt后，对罗丹明B的光催化效率提高最大。光还原沉积Pt的条件对Pt/TNT的性能有较大影响，氮气、乙醇都能促进光还原沉积过程，光还原时间以3h最佳；最佳载Pt量为0.57％；外表面沉积的Pt颗粒对光催化的贡献并不大，反而会降低光催化活性；Pt/TNT重复使用四次后，光催化活性仍保持良好。

目录

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声明

1 绪论

1.1光催化技术降解污染物的机理

1.2影响光催化效率的因素

1.2.1催化剂对光催化效率的影响

1.2.2光催化反应条件对光催化效率的影响

1.3普通光催化剂的局限性及其改进方法

1.3.1结构的改进

1.3.2贵金属沉积

1.3.3半导体复合

1.3.4金属／非金属掺杂

1.3.5表面光敏化

1.3.6负载

1.4TiO2纳米管(1NT)的研究现状

1.4.1TiO2纳米管的制备方法

1.4.2水热法制得TiO2纳米管的后处理

1.4.3水热法制备TiO2纳米管的形成机理

1.4.4TiO2纳米管的组成

1.4.5 TiO2纳米管的应用

1.5载铂TiO2纳米管(Pt／TNT)的研究现状

1.5.1 Pt／TNT的制备方法

1.5.2 Pt／TNT中Pt的存在形式

1.5.3 Pt／TNT的应用研究

1.6研究目的与内容

2 实验方法与数据处理

2.1实验试剂与仪器

2.2制备方法

2.2.1 TiO2纳米管的制备

2.2.2载铂TiO2纳米管的制备

2.3表征方法

2.3.1透射电镜分析(TEM)

2.3.2 X射线衍射分析(XRD)

2.3.3拉曼光谱分析

2.3.4 X射线光电子能谱(XPS)

2.4吸附性能分析

2.5光催化性能分析

2.5.1光催化实验

2.5.2反应物浓度分析方法

2.5.3光催化性能评价方法

3 TiO2纳米管的制备及光催化性能研究

3.1TiO2纳米管的制备

3.2结果与讨论

3.2.1 TiO2纳米管的表征

3.2.2 TiO2纳米管的光催化性能

3.3本章小结

4 Pt／TNT的制备及光催化性能研究

4.1 Pt／TNT的制备

4.2结果与讨论

4.2.1Pt／TNT的表征

4.2.2染料在Pt／TNT上的吸附

4.2.3 Pt／TNT光催化降解染料的性能

4.3本章小结

5 结论

致 谢

参考文献