介孔TiO2的制备、改性及用于光催化降解反应

摘要

本文主要是以通过水热法制备介孔TiO2为载体，分别负载CdS、Ag-AgCl制备复合光催化及，改善TiO2光催化降解有机污染物。
　　本文第一部分是以硫酸钛为钛源，以十六烷基三甲基溴化铵为模板剂，采用水热法制备了介孔TiO2，并将其作为载体，负载半导体CdS制备了CdS-介孔TiO2复合光催化剂。本实验中通过运用不同的方法控制复合催化剂中CdS不同的分散状态，同时调控CdS与介孔二氧化钛的复合比，制备了三个不同系列的复合催化剂。运用X射线衍射、透射电镜等手段对制备的复合催化剂进行了表征分析，并通过在可见光下光催化降解罗丹明-B溶液来测试其光催化活性。结果表明，在介孔TiO2的制备过程中，加入柠檬酸可以控制负载高分散的氧化镉并转化形成硫化镉，并以罗丹明-B溶液的光催化降解作为探针反应，降解率可以达到98％以上。CdS的负载不仅可以拓宽TiO2的光谱响应范围，还有利于复合催化剂光生电子-空穴的有效分离，大大提高其光催化活性。
　　本文第二部分是以介孔TiO2作载体，用化学沉积-光还原的方法，制备了具有等离子体共振效应的Ag-AgCl和Ag-AgBr的介孔TiO2复合催化剂，通过调控AgCl、AgBr与TiO2复合量以及光还原时间，制备了一系列的Ag-AgCl-介孔TiO2和Ag-AgBr-介孔TiO2复合光催化剂。通过可见光照射下催化降解甲基橙溶液和罗丹明-B溶液测试其光催化活性。结果表明，两者的复合能够有效的拓宽介孔TiO2的光响应范围，并有利于光生电子-空穴对的分离，合适的复合比及光还原时间可以制备出光催化活性较高的复合催化剂，对甲基橙及罗丹明-B溶液光催化降解率均可达到98%以上。另外，本章实验还运用交换法以NaY为原料制备了AgY，并进一步处理形成AgCl-AgY，同样对甲基橙和罗丹明-B溶液进行光催化降解实验，结果表明，随着AgCl含量的增加，光催化活性明显加强，由此可推断，其光催化活性主要是因具有等离子体共振效应的AgCl起作用的。

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第一章 绪论

1 .1介孔材料

1 .1 .1介孔材料的分类

1 .1 .2 介孔材料的合成方法

1.2 TiO2光催化材料

1 .2 .1半导体光催化剂

1.2.2 TiO2的结构特性

1.2.3 TiO2的光催化机理

1.2.4 TiO2合成方法

1.2.5 TiO2光催化活性的影响因素

1.2.6 TiO2的改性方法

1 .2 .7光催化技术的应用

1 .3本课题的研究内容及意义

1 .3 .1 选题意义

1.3.2研究内容

第二章 CdS-介孔TiO2复合催化剂

2 .1 前言

2 .2 实验部分

2 .2 .1 实验仪器和药品

2 .2 .2 样品的制备

2 .2 .3 样品的表征

2.2.4复合催化剂中CdS负载量的测定

2 .2 .5光催化活性的测定

2 .3 结果与讨论

2.3.1不同合成方法对复合催化剂中CdS负载量的影响

2.3.2 不同制备方法对合成的影响

2.3.3 不同合成方法对光催化活性的影响

2 .3 .4 不同负载量对光催化活性的影响

2.3.5 不同负载量对光催化活性的影响

2.3.6 CdS-介孔TiO2与CdS-P25之间光催化活性的比较

2.4 本章小结

第三章Ag-AgC l-介孔Ti O2复合光催化剂

3 .1 前言

3 .2 实验部分

3 .2 .1 实验仪器和药品

3 .2 .2 样品的制备

3 .2 .3 样品的表征

3 .2 .4光催化活性的测定

3 .3 结果与讨论

3 .3 .1负载量对复合催化剂光催化性能的影响

3 .3 .2光还原时间对复合催化剂光催化性能的影响

3.3.3 Ag-AgCl-P25与Ag-AgCl-介孔Ti O2光催化活性的比较

3.3.4不同Ag含量的AgCl-AgY光催化活性的比较

3 .4本章小结

结论

参考文献

在校期间的研究成果及发表的学术论文

致谢