TiO2/CNTs复合膜的制备及其光催化性能研究

摘要

碳纳米管/二氧化钛(TiO2/CNTs)复合材料可以发挥二者的协同作用,发挥各自的优点。目前已在光催化、能源材料及传感器领域展开了应用研究。本课题采用液相法和气相法,两步制备了TiO2/CNTs复合膜材料。
　　采用液相浸渍法制备了TiO2/CNTs复合材料,复合材料整体呈现疏松的块状结构,TiO2颗粒团聚在一起形成主体结构,细长的碳纳米管束相互交错将TiO2块体连接起来。
　　通过原位分解法制备了TiO2/CNTs复合材料,采用蒸汽的方式向CNTs膜中引入钛源,复合材料中TiO2结晶度较好,直径较均匀且团聚在一起形成连续结构,主要分布在竹节状碳纳米管处或是碳纳米管束连接处。部分碳管束表面有一层厚度在10 nm以内的连续TiO2包覆层。
　　采用化学气相沉积法制备了TiO2/CNTs复合材料,TiO2直径约为50-100 nm,大部分大尺寸TiO2球状颗粒团聚在一起分布在碳纳米管束表面。
　　通过气相热解法制备的TiO2/CNTs结构为均匀的同轴结构,TiO2均匀包裹、粒径较小且具有混晶结构,物相、晶粒大小、结晶性可调,且复合结构稳定;并通过对CNTs预处理,改变推入温度、热处理温度、热处理时间、气相沉积次数、钛源种类等条件确定最佳的制备工艺条件。研究结果表明,当采用钛酸丁酯为前驱体时,TiO2团聚减少,包覆更为均匀。当选取推入温度400-500℃,热处理制度为400℃×2h时,TiO2/CNTs复合材料结构中的TiO2粒径为5-10 nm且为以锐钛矿型为主的混晶结构,能够发挥二者的协同作用从而提高TiO2/CNTs光催化性能。采用气相热解法制备TiO2/CNTs复合膜在紫外光照射条件下,0.5 h能降解80％以上的甲基橙,2 h后对甲基橙的降解率达到90%。

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第一章 绪论

1.1 引言

1.2 TiO2简介

1.3 TiO2/CNTs复合光催化材料国内外发展现状

1.4 本课题研究的目的及意义

第二章 实验方法

2.1 实验药品和仪器

2.2 实验过程

2.3 TiO2/CNTs复合膜的光催化性能测试

第三章 液相法制备TiO2/CNTs复合膜

3.1 引言

3.2浸渍法制备TiO2/CNTs复合膜

3.3原位分解法制备TiO2/CNTs复合膜

3.4 小结

第四章 气相法制备TiO2/CNTs复合膜

4.1 引言

4.2 常规CVD法制备TiO2/CNTs复合膜

4.3 气相热解法制备TiO2/CNTs复合膜

4.4 小结

第五章 结论

参考文献

发明专利和参加科研情况说明

致谢