CdS修饰TiO2纳米管阵列的制备及光催化性能研究

论文摘要

本文通过恒压阳极氧化在纯钛箔表面制备TiO2纳米管阵列,研究阳极氧化参数（阳极氧化电压、时间）对纳米管阵列微观形貌的影响及热处理对TiO2纳米管阵列形貌和晶型的影响。运用电化学沉积对TiO2纳米管阵列进行CdS颗粒修饰。研究发现,电化学沉积之后在纳米管阵列的表面获得均匀分布的纳米级CdS颗粒;随着沉积时间的延长,CdS的沉积量增加;随着CdS沉积量的增加,TiO2纳米管阵列对可见光的吸收范围明显增大。在紫外光的作用下,利用所制备的CdS修饰TiO2纳米管阵列对甲基橙溶液进行光催化降解实验,研究阳极氧化时间、CdS沉积时间等因素对光催化性能的影响。结果表明,阳极氧化时间为1h,CdS沉积时间为2000s时制备出的TiO2纳米管阵列光催化效果最佳。研究甲基橙初始浓度、pH值、H2O2加入浓度以及电极重复使用次数对光催化性能的影响,结果表明,在30 mg/L的甲基橙溶液（50ml）中,当H2O2加入浓度为50mg/L,紫外光照射2h,溶液为中性时,甲基橙溶液的脱色率接近100%。当H2O2加入浓度增大到100 mg/L时,光催化的效率进一步提高,紫外光照射1h,甲基橙溶液的脱色率就已趋于100%,并未发现抑制光催化的现象。同时还研究TiO2纳米管阵列电极的稳定性,实验结果表明,随着TiO2纳米管阵列使用次数的增加,其光催化效率略有下降。对甲基橙的光催化降解机理和动力学进行研究,结果表明,甲基橙光催化氧化降解反应符合一级动力学模型,且反应速率常数与初始浓度、溶液的pH值以及外加氧化剂等因素有关。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 有机污染物的危害
• 1.2 有机废水的光催化氧化治理
• 2 的结构和性能'>1.3 TiO₂的结构和性能
• 2 的晶体结构'>1.3.1 TiO₂的晶体结构
• 2 的能带结构'>1.3.2 TiO₂的能带结构
• 2 的光学特性'>1.3.3 TiO₂的光学特性
• 2 纳米管的研究进展'>1.4 TiO₂纳米管的研究进展
• 2 纳米管的制备方法'>1.4.1 TiO₂纳米管的制备方法
• 1.4.1.1 模板合成法
• 1.4.1.2 水热合成法
• 2 纳米管阵列'>1.4.2 阳极氧化法制备TiO₂纳米管阵列
• 1.4.2.1 水基电解液
• 1.4.2.2 有机电解液
• 2 的应用研究进展'>1.5 TiO₂的应用研究进展
• 2 在光催化降解有机物中的应用'>1.5.1 TiO₂在光催化降解有机物中的应用
• 2 的光催化机理'>1.5.1.1 TiO₂的光催化机理
• 2 在光催化应用中存在的缺陷'>1.5.1.2 TiO₂在光催化应用中存在的缺陷
• 2 光催化活性的研究进展'>1.5.1.3 提高TiO₂光催化活性的研究进展
• 1.5.2 氢气敏传感器
• 1.5.3 光解水制氢
• 1.5.4 染料敏化太阳能电池
• 1.5.5 其它方面的应用
• 1.6 论文的立题思想及主要内容
• 2纳米管'>第二章 阳极氧化法制备TiO₂纳米管
• 2.1 实验材料及前处理
• 2.2 实验装置及方法
• 2.2.1 实验仪器及药品
• 2.2.2 实验装置及方法
• 2.2.3 表征分析
• 2.3 结果表征及讨论
• 2 纳米管形貌的影响'>2.3.1 阳极氧化电压对TiO₂纳米管形貌的影响
• 2 纳米管形貌的影响'>2.3.2 阳极氧化时间对TiO₂纳米管形貌的影响
• 2 纳米管的形成条件'>2.3.3 TiO₂纳米管的形成条件
• 2 纳米管形貌以及晶型结构的影响'>2.3.4 热处理对TiO₂纳米管形貌以及晶型结构的影响
• 2.4 本章小结
• 2纳米管阵列'>第三章 CdS 修饰TiO₂纳米管阵列
• 3.1 引言
• 3.2 实验材料、设备及药品
• 3.3 实验方案
• 3.4 表征分析
• 3.5 本章小结
• 2纳米管阵列的光催化性能研究'>第四章 TiO₂纳米管阵列的光催化性能研究
• 4.1 基本理论
• 4.1.1 Lambert-Beer 定律
• 4.1.2 Langmuir-Hinshelwood 动力学模型
• 4.2 实验过程
• 4.2.1 实验药品及仪器
• 4.2.2 实验装置及内容
• 4.2.3 实验方法及分析
• 4.3 实验结果与讨论
• 4.3.1 甲基橙溶液标准曲线的绘制
• 2 纳米管阵列光催化性能的影响'>4.3.2 阳极氧化时间对TiO₂纳米管阵列光催化性能的影响
• 2 纳米管阵列光催化性能的影响'>4.3.3 CdS 修饰对TiO₂纳米管阵列光催化性能的影响
• 4.3.4 溶液初始浓度对甲基橙降解率的影响
• 4.3.5 pH 值对甲基橙降解率的影响
• 2O₂ 用量对甲基橙降解率的影响'>4.3.6 H₂O₂用量对甲基橙降解率的影响
• 2 纳米管阵列使用次数对光催化性能的影响'>4.3.7 TiO₂纳米管阵列使用次数对光催化性能的影响
• 4.4 产物分析：紫外—可见吸收光谱
• 4.5 本章小结
• 第五章 总结与展望
• 5.1 结论
• 5.2 展望
• 参考文献
• 致谢
• 在学期间的研究成果及发表的学术论文