您的位置: turnitin查重官网> 工程 >> 材料工程 >阐述氧化亚铜新型功能化TiO_2纳米管复合材料制备和光催化运用

阐述氧化亚铜新型功能化TiO_2纳米管复合材料制备和光催化运用

收藏本文 2024-02-28 点赞:8499 浏览:25631 作者:网友投稿原创标记本站原创

摘要:纳米技术被誉为21世纪最有进展前途的新技术之一。光催化活性是半导体纳米材料非常独特的性能,引起了科技界和产业界的高度重视。随着全球环保意识的深化,用光催化技术消除有机污染物已经引起科技界的广泛关注。运用阳极氧化法制备出的TiO2纳米管阵列作为光催化剂,具有活性高、比表面积大、化学性质稳定、无毒等优点,是最具有开发前景的绿色环保催化剂之一。然而,TiO2禁带宽度较宽(3.2eV),电导率较低,这使得在光催化运用中对太阳光的利用率较低,不能有效传递光生载流子,以而影响光催化降解速率。为了解决以上难题,需对TiO2纳米管阵列进行掺杂和修饰,使其功能化,拓宽其在可见光区的吸收范围,延长光生载流子的寿命。本论文以功能化Ti02纳米管阵列-环境运用为主线,以提升Ti02纳米管阵列的光催化活性生为探讨重点,以有机污染物和重金属离子的消减为目标,成功制备了PbS/TiO2 Cu2O/TiO2和Au/TiO2纳米管阵列复合材料,探讨其作为高效光催化剂的运用。具体内容如下:(1)PbS/TiO2复合材料的制备及其光催化降解橙性能探讨。运用阳极氧化法制得管径约为100nm,长约4μm的TiO2纳米管阵列,以Pb(NO3)2为铅源,L-半胱氨酸为硫源,利用脉冲电沉积法,制备了PbS修饰的TiO2纳米管阵列复合材料。然后,利用复合材料在不同的条件下做了光催化降解橙的实验探讨。结果表明,PbS被成功地耦合到纳米管阵列中,半导体材料PbS的掺入对纳米管阵列的形貌没什么影响,但显著提升了光催化活性。(2)新型Cu2O纳米网/TiO2纳米管阵列复合材料制备及光催化降解对硝基酚(PNP)探讨。首次运用脉冲电沉积技术将单质Cu负载在TiO2纳米管阵列上,而后在碱性溶液中将单质Cu电氧化为Cu2O,得到了超细Cu2O纳米网修饰的TiO2纳米管阵列。探讨显示,Cu2O/TiO2网状物对PNP的光催化降解效率为1.97μg/min cm2,远大于未修饰的TiO2纳米管阵列光催化降解效率(0.85μg/min cm2),以而实现了对难以降解有机污染物对硝基酚在模拟太阳光下的高效光催化降解。如此高的光催化活性归因于Cu2O纳米丝网修饰TiO2纳米管阵列后拓宽了在可见区的吸收范围,以及Cu2O/TiO2p-n结界面的光生电势差有效加速了光生载流子的传递速率。(3)新型“管套管”构型Au/TiO2复合材料的制备及其对Cr(Ⅵ)和酸性橙7共解毒作用探讨。通过简单便捷的脉冲电化学沉积技术在TiO2纳米管的管内嵌入了一层由紧致细小的Au纳米颗粒组成的Au纳米管,构建出了一种新颖特别的半导体异质结构纳米材料。由于TiO2与Au相接触的边界层在光照下具有产生电势差的特性,以而能推动光生电子-空穴对的分离,提升电子传递速率,在实际运用中提升光催化反应的效率。光催化实验结果表明,与单个系统相比较,混合系统中Cr(Ⅵ)的光催化还原效率和A07的光催化氧化降解效率得到了显著的同步增强。关键词:二氧化钛纳米管阵列论文硫化铅论文氧化亚铜论文金纳米管论文光催化论文

    摘要5-6

    Abstract6-11

    插图索引11-12

    第1章 绪论12-25

    1.1 前言12

    1.2 TiO_2的晶体结构及性能12-13

    1.2.1 TiO_2的晶体结构12

    1.2.2 TiO_2的性能12-13

    1.3 TiO_2纳米管的制备策略13-16

    1.3.1 水热法13-14

    1.3.2 模板法14

    1.3.3 电化学阳极氧化法14-16

    1.3.4 冷冻干燥法16

    1.4 TiO_2纳米管阵列的修饰改性16-19

    1.4.1 掺杂金属离子16

    1.4.2 掺杂非金属元素16-17

    1.4.3 贵金属沉积17-18

    1.4.4 半导体耦合18

    1.4.5 染料光敏化处理18-19

    1.5 TiO_2纳米管阵列的运用19-22

    1.5.1 光解水制氢19

    1.5.2 染料敏化太阳能电池19-20

    1.5.3 光(电)催化降解污染物20

    1.5.4 传感器20-21

    1.5.5 气体净化21

    1.5.6 其他领域21-22

    1.6 光催化反应22-24

    1.6.1 TiO_2光催化反应的原理22

    1.6.2 TiO_2光催化技术的运用22-23

    1.6.3 TiO_2光催化技术有着的不足23-24

    1.7 课题选择的作用和内容24-25

    第2章 PbS/TiO_2复合材料的制备及其光催化降解橙性能探讨25-34

    2.1 引言25-26

    2.2 实验部分26-28

    2.2.1 试剂与仪器26

    2.2.2 TiO_2纳米管阵列的制备26-27

    2.2.3 PbS/TiO_2纳米管阵列复合材料的制备27

    2.2.4 光电流测试27

    2.2.5 复合材料光催化降解橙27-28

    2.3 结果与讨论28-33

    2.3.1 PbS/TiO_2纳米管阵列形貌表征28-29

    2.3.2 紫外可见漫反射浅析29

    2.3.3 修饰前后TiO_2纳米管阵列光电流的比较29-31

    2.3.4 光催化降解橙的探讨31-33

    2.4 小结33-34

    第3章 新型Cu_2O纳米网/TiO_2纳米管阵列复合材料制备及光催化降解对硝基酚34-41

    3.1 引言34-35

    3.2 实验部分35-36

    3.2.1 试剂与仪器35

    3.2.2 Cu_2O纳米网/TiO_2纳米管阵列复合材料制备35

    3.2.3 光催化降解对硝基酚实验35-36

    3.3 结果与讨论36-40

    3.3.1 Cu_2O纳米网/TiO_2纳米管阵列的形貌、结构表征36-37

    3.3.2 Cu_2O纳米网/TiO_2纳米管阵列光催化降解对硝基酚37-40

    3.4 小结40-41

    第4章 新型“管套管”构型Au/TiO_2复合材料的制备及其对Cr(Ⅵ)和 Acid Orange 7共解毒作用探讨41-51

    4.1 引言41-42

    4.2 实验部分42-43

    4.2.1 试剂与仪器42

    4.2.2 Au/TiO_2纳米管阵列复合材料的制备42

    4.2.3 光电性能测试和光催化实验42-43

    4.3 结果与讨论43-50

    4.3.1 Au/TiO_2纳米管阵列形貌表征43-44

    4.3.2 光电性能测试44-45

    4.3.3 Au/TiO_2纳米管阵列对Cr(Ⅵ)和AO7光催化共解毒作用探讨45-50

    4.4 小结50-51

    结论51-52

copyright 2003-2024 Copyright©2020 Powered by 网络信息技术有限公司 备案号: 粤2017400971号