论文题目: 多金属氧酸盐—二氧化钛杂化孔材料的制备、表征与光催化性能研究
论文类型: 博士论文
论文专业: 无机化学
作者: 杨宇
导师: 胡长文
关键词: 多金属氧酸盐,二氧化钛,孔材料,溶胶凝胶,光催化,染料,降解
文献来源: 东北师范大学
发表年度: 2005
论文摘要: 利用溶胶-凝胶、模板结合程序升温的溶剂热等方法,制备了三类具有光化学活性的二氧化钛负载型多金属氧酸盐杂化孔材料 PW11-TiO2、SiW11-TiO2、GeW11-TiO2、PW11Ni-APS-TiO2、PW11Co-APS-TiO2 和 PW12-TiO2。利用紫外漫反射光谱、红外光谱、X 射线粉末衍射、固体核磁共振波谱和电感耦合等离子原子发射光谱等手段对上述新材料进行测定和结构表征。结果表明,形成杂化孔材料后,母体多金属氧酸盐的基本结构仍然保留,而且与 TiO2网络之间存在强的化学作用,其结果导致多金属氧酸盐分子被牢固地束缚在 TiO2网络上。利用扫描电子显微镜、透射电子显微镜和氮气吸附等对上述材料的表面形貌和物理性质进行了表征和分析。结果表明,PW11-TiO2、SiW11-TiO2和 GeW11-TiO2具有大孔结构;PW11Ni-APS-TiO2和 PW11Co-APS-TiO2具有介孔结构;PW12-TiO2 具有微孔/介孔双孔结构。 通过水溶液中染料罗丹明 B 的降解反应,系统研究了 PW11-TiO2、SiW11-TiO2和GeW11-TiO2大孔材料的紫外光催化活性。结果表明该类粉体材料及相应的膜材料均具有远高于纯TiO2的活性,主要归因于材料中多金属氧酸盐和TiO2之间存在的协同效应,即作为强电子受体的多金属氧酸盐接受 TiO2受光激发形成的导带光生电子,延长了空穴-电子的再复合时间,同时多金属氧酸盐自身也具有光活性。通过对降解过程中生成的中间产物的研究,推断出光催化降解的路径。反应过程中活性组分几乎未发生渗漏的事实证明了此类材料在反应体系中非常稳定。因此,耐水性多金属氧酸盐-二氧化钛杂化材料的制备,有效解决了POM在均相体系中无法回收的难题,具有显著的实际意义。 此外,PW11Ni-APS-TiO2和PW11Co-APS-TiO2介孔材料的紫外光催化活性通过水溶液中偶氮染料刚果红和杀虫剂六氯苯的降解得到证实。结果表明,在温和条件下（常温、常压和自然酸度）,用近紫外区的光辐射以上体系,两种材料都具有较高的活性。 以H3PW12O40为无机前驱体,异丙氧基钛水解制备了微孔/介孔双孔体系H3PW12O40-TiO2杂化材料。动力学研究结果表明,在可见光催化作用下,水溶液中微量染料亚甲基蓝（MB）的降解反应遵循Langmuir-Hinshelwood表观一级动力学模式。通过对亚甲基蓝降解过程中生成的中间产物的研究,推断出MB光催化降解的路径,并认为,由光生空穴与催化剂表面的OH-根离子反应生成的OH·自由基对水溶液中有机物的降解与矿化起主要作用。同时,染料分子本身形成的阳离子自由基(MB·+)对降解与矿化也起作用。 本课题的研究为寻找光催化活性与传统的 TiO2相当或更高的非均相光催化新材料奠定了理论基础,同时也为多金属氧酸盐光催化净化大规模的工业污水提供了基础研究数据。
论文目录:
中文摘要
英文摘要
目录
第一章 序言
1.1 光催化化学
1.2 半导体光催化化学
1.2.1 半导体的能带结构
1.2.2 半导体光催化反应基本过程
1.2.3 半导体光催化基本原理
1.2.4 光催化反应动力学
1.2.5 半导体光催化研究现状
1.3 多金属氧酸盐光催化化学
1.3.1 多金属氧酸盐概述
1.3.2 多金属氧酸盐光催化基本原理
1.3.3 多金属氧酸盐光催化化学的应用
1.3.4 多金属氧酸盐光催化化学反应机理研究现状
1.3.5 非水溶性多金属氧酸盐简介
1.4 多金属氧酸盐与半导体型氧化物光催化活性的比较
1.5 论文的选题及意义
第二章 三维有序大孔XW_(11)-TiO_2杂化材料的制备、表征及光催化应用
2.1 三维有序大孔XW11-TiO_2 杂化材料的制备与表征
2.1.1 实验部分
2.1.2 结果与讨论
2.2 三维有序大孔XW_(11)-TiO_2 杂化材料光催化性能研究
2.2.1 实验部分
2.2.2 结果与讨论
第三章 三维有序大孔XMo_(11)-SiO_2 杂化材料的制备及表征
3.1 三维有序大孔XMo_(11)-SiO_2杂化材料的制备与表征
3.1.1 实验部分
3.1.2 结果与讨论
3.2 三维有序大孔XMO_(11)-SiO_2杂化材料吸附性能研究
3.2.1 实验部分
3.2.2 结果与讨论
第四章 1:11 Keggin 结构杂多钨酸盐-氧化物大孔复合膜的制备、表征及光催化应用
4.1 大孔复合膜的制备与表征
4.1.1 实验部分
4.1.2 结果与讨论
4.2 大孔复合膜的光催化性能研究
4.2.1 实验部分
4.2.2 结果与讨论
第五章 介孔结构单取代Keggin结构杂多钨酸盐修饰的Ti02杂化材料的制备、表征及光催化应用
5.1 介孔TiO_2-APS-PW11M 杂化材料的制备与表征
5.1.1 实验部分
5.1.2 结果与讨论
5.2 介孔TiO_2-APS-PW_(11)M 杂化材料光催化性能研究
5.2.1 实验部分
5.2.2 结果与讨论
第六章 H_3PW_(12)O_(40)-TiO_2纳米孔状杂化材料的制备、表征及在可见光下催化降解有机染料
6.1 纳米孔状H_3PW_(12)O_(40)-TiO_2杂化材料的制备与表征
6.1.1 实验部分
6.1.2 结果与讨论
6.2 纳米孔状H_3PW_(12)O_(40)-TiO_2杂化材料可见光催化性能研究
6.2.1 实验部分
6.2.2 结果与讨论
结论
参考文献
致谢
在学期间公开发表论文
发布时间: 2005-07-07
参考文献
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