钛酸盐纳米纤维及银，非金属共掺杂TiO2/柱撑膨润土的光催化性能研究

论文摘要

以锐钛矿型纳米粉体氧化钛或硫酸氧钛为原料,在10M氢氧化钠浓碱条件下采用水热合成法制备钛酸盐纳米纤维和纳米管。产物钛酸盐的形貌可通过改变碱的浓度和反应温度来加以控制。此方法制得的钛酸盐为层状结构,存在于带负电荷的层间的钠离子可被其他阳离子或氢离子置换。钠型钛酸盐在盐酸溶液中经离子交换作用,制得质子型钛酸盐（即氢型钛酸盐）,进而可实现钛酸盐结构向其他特定形貌的氧化钛晶型的转变。以质子型钛酸盐为催化剂,在温和反应条件下,光催化选择性氧化苯甲醇及其衍生物（如4-甲氧基,4-甲基,4-硝基,4-氯苯甲醇等）,制得相应产物苯甲醛等。在紫外光照和可见光照下,均可实现较理想的转化率和产物选择性。催化剂的紫外可见漫反射光谱说明,钛酸盐和苯甲醇相互作用形成的表面化合物是催化剂可见光响应的主要原因。本文中主要阐述了以钛酸盐-苯甲醇表面化合物为活性中心的芳香醇类光催化选择性氧化及其机理研究。采用溶胶-凝胶法,分别制备了具有高光催化活性的银,碳共掺杂和银,硫共掺杂TiO2/柱撑膨润土纳米颗粒催化剂。其光催化反应活性,分别在紫外光照和可见光照下进行有机染料酸性桃红（SRB）的降解而测定。实验结果表明,银离子与非金属碳或硫的共掺杂,显著提高了TiO2/柱撑膨润土催化剂的可见光反应效率。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 纳米技术和纳米材料的基本概念
• 1.1.1 尺寸效应
• 1.1.2 纳米材料的分类
• 1.1.3 纳米材料合成技术
• 1.1.4 纳米材料表征技术
• 1.2 金属氧化物纳米材料的制备及表征
• 1.2.1 水热法
• 1.2.2 改性及进一步处理
• 1.2.3 表面结构特性描述
• 1.3 金属氧化物纳米材料的应用
• 1.3.1 催化剂
• 1.3.2 光催化剂
• 1.4 柱撑膨润土的简介
• 1.4.1 柱撑膨润土性质
• 2的概况'>1.4.2 柱撑膨润土负载TiO₂的概况
• 1.5 本课题的研究意义及研究内容
• 1.5.1 钛酸盐纳米纤维光催化选择性氧化性能研究
• 2/柱撑膨润土光催化降解有机污染物研究'>1.5.2 TiO₂/柱撑膨润土光催化降解有机污染物研究
• 参考文献
• 第二章 钛酸盐纳米纤维纳米管的制备及表征
• 2.1 纳米钛酸盐的制备
• 2.1.1 实验步骤
• 2.1.2 表征方法
• 2.1.3 结果与讨论
• 2.2 质子型纳米钛酸盐光催化活性
• 2.2.1 光催化实验方法
• 2.2.2 实验结果与讨论
• 第三章 钛酸盐表面化合物光催化性能研究
• 3.1 钛酸盐-有机物表面化合物的形成及结构分析
• 3.1.1 X射线衍射图谱分析
• 3.1.2 紫外-可见漫反射光谱
• 3.1.3 红外光谱及新催化剂结构推测
• 3.2 钛酸盐-苯甲醇表面化合物光催化活性
• 3.2.1 催化剂和反应物比例优化
• 3.2.2 TSBA130催化剂光催化活性
• 3.2.3 光强的影响
• 3.2.4 机理推测
• 3.3 结论
• 参考文献
• 2/柱撑膨润土光催化剂降解酸性桃红的研究'>第四章 Ag与非金属共掺杂TiO₂/柱撑膨润土光催化剂降解酸性桃红的研究
• 4.1 课题研究意义及内容
• 4.2 实验部分
• 4.2.1 实验药品和仪器
• 4.2.2 催化剂的制备
• 4.2.2.1 制备反应原理
• 4.2.2.2 钠基膨润土的制备
• 4.2.2.3 负载型柱撑膨润土催化剂制备
• 4.2.3 光催化活性实验
• 4.3. 结果与讨论
• 2/柱撑膨润土催化性能比较'>4.3.1 由五种方法制备的Ag（S、C、N）-TiO₂/柱撑膨润土催化性能比较
• 4.3.1.1 紫外光下降解SRB催化活性
• 4.3.1.2 在可见光下降解SRB
• 4.3.2 Ag,S共掺杂系列催化剂光催化性能比较
• 4.3.2.1 催化剂的紫外可见漫反射光谱
• 4.3.2.2 X-射线衍射光谱分析
• 4.3.2.3 紫外光和可见光下降解SRB催化活性
• 4.3.3 Ag,C共掺杂系列催化剂光催化性能比较
• 4.3.3.1 催化剂的紫外可见漫反射光谱
• 4.3.3.2 X-射线衍射光谱分析
• 4.3.3.3 紫外光和可见光下降解SRB催化活性
• 4.4 结论
• 参考文献
• 致谢