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可见光催化剂Pt/In VO4/TiO2的气相光催化性能研究

2020-11-22阅读(176)

可见光催化剂Pt/In VO4/TiO2的气相光催化性能研究

论文摘要

本文首先采用改进的溶胶-凝胶法制备出InVO4/TiO2 复合光催化剂,又在其表面修饰了Pt 形成Pt/InVO4/TiO2三元体系光催化剂。以乙烯为模拟污染反应物,在可见光下（λ> 450nm）,评价了催化剂的光催化性能。采用傅立叶红外（FTIR）、X 射线粉末衍射（XRD）、高分辨透射电镜（HRTEM）、荧光（PL）、N2 吸附（BET）、热重（TG/DSC）、紫外可见漫反射吸收（UV-Vis DRS）、表面光电压（SPS）、场致表面光电压（FISPS）和X 射线光电子能谱（XPS）等多种表征技术,比较分析了Pt/InVO4/TiO2三元体系与Pt/TiO2和InVO4/TiO2二元体系的可见光的活性,探讨了催化剂具有可见光活性的原因。HRTEM 和XRD 精修数据初步说明InVO4与TiO2经溶胶法形成的催化剂是一种异质结型复合光催化剂;当催化剂中InVO4的含量为0.5%,经673 K 热处理后,光催化活性最佳;化学荧光法·OH 自由基的检测证明:可见光激发下InVO4/TiO2表面产生了具有强氧化能力的活性物种（·OH）,这有利于有机污染物的降解和深度氧化;纯TiO2在可见光照射下无光催化活性,Pt/InVO4/TiO2的可见光催化活性比Pt/TiO2和InVO4/TiO2提高了近一倍;Pt/InVO4/TiO2催化剂的吸收带边明显红移,其可见光光吸收性能是Pt/TiO2和InVO4/TiO2 在相应范围内光吸收性能的叠加; Pt/InVO4/TiO2催化剂含有更多的锐钛矿晶型,比表面积相对TiO2大约提高了24%;XPS 的测试表明:Pt 表面修饰后,Pt/InVO4/TiO2催化剂的Ti 2p的电子结合能明显增大,Cl 1s 的电子结合能降低,催化剂中含氧物种以晶格氧（O2-）、表面氧物种（Ti-O→PtCl4）、羟基氧（OH-）和吸附氧（Oads）的形式存在,说明Pt 表面修饰后,催化剂表面确有表面态Ti-O→PtCl4的形成。论文的创新点:首次制备了具有稳定可见光活性的InVO4/TiO2复合光催化剂,Pt 的表面修饰又进一步提高了催化剂的可见光的光催化活性。

论文目录

  • 摘要
  • Abstract
  • 目录
  • 第一章 前言
  • 1.1 课题研究的目的和意义
  • 1.2 课题来源
  • 1.3 光催化技术在环境保护中的应用
  • 1.3.1 光催化技术在水处理系统中的应用
  • 1.3.2 光催化技术在医药卫生方面的杀菌作用
  • 1.3.3 光催化技术在气体处理系统中的应用
  • 1.3.4 光催化技术的发展方向和应用前景
  • 1.4 半导体光催化原理
  • 2光催化技术的研究前沿方向'>1.5 TiO2光催化技术的研究前沿方向
  • 2催化剂的可见光化研究'>1.6 TiO2催化剂的可见光化研究
  • 1.6.1 元素掺杂改性
  • 1.6.1.1 金属离子掺杂
  • 1.6.1.2 非金属元素掺杂改性
  • 2'>1.6.1.3 N 和F共掺杂的TiO2
  • 3+共掺杂的TiO2'>1.6.1.4 N 和La3+共掺杂的TiO2
  • 2与Ni2O3的复合'>1.6.1.5 B 掺杂TiO2与Ni2O3的复合
  • 1.6.1.6 离子注入和等离子体处理
  • 2与半导体复合'>1.6.2 TiO2与半导体复合
  • 1.6.3 半导体表面光敏化
  • 62-/TiO2 界面上的可见光反应'>1.6.4 PtCl62-/TiO2界面上的可见光反应
  • 2系列的光催化剂'>1.6.5 开发非TiO2系列的光催化剂
  • 1.7 立题依据
  • 第二章 实验部分
  • 2.1 主要实验药品
  • 2.2 主要实验仪器
  • 2.3 实验内容
  • 2,InVO4/TiO2与Pt/InVO4/TiO2光催化剂的制备'>2.3.1 TiO2,InVO4/TiO2与Pt/InVO4/TiO2光催化剂的制备
  • 2.3.2 光催化剂的物性表征
  • 2.3.2.1 晶相结构表征（XRD）
  • 2.3.2.2 高分辨透射电镜（HRTEM）
  • 2.3.2.3 比表面积测定（BET）
  • 2.3.2.4 热重（TG）和差示扫描量热（DSC）分析
  • 2.3.2.5 紫外-可见漫反射光谱（DRS）
  • 2.3.2.6 表面光电压谱（SPS FISPS）
  • 2.3.2.7 X-射线光电子能谱（XPS）
  • 2.3.2.8 羟基自由基的检测
  • 2.4 光催化反应活性评价
  • 4/TiO2可见光光催化剂的性能研究'>第三章 InVO4/TiO2可见光光催化剂的性能研究
  • 3.1 引言
  • 4含量对InVO4/TiO2的可见光活性的影响'>3.2 InVO4含量对InVO4/TiO2的可见光活性的影响
  • 3.2.1 XRD 表征
  • 3.2.2 高分辨电镜（HRTEM）
  • 3.2.3 紫外-可见漫反射光谱（DRS）
  • 3.2.3 样品的热重（TG）和差示扫描量热（DSC）分析
  • 4/TiO2的光催化活性的影响'>3.3 焙烧温度对0.5%InVO4/TiO2的光催化活性的影响
  • 3.3.1 XRD 表征结果
  • 3.3.2 DRS 分析
  • 3.4 不同制备方法对催化活性的影响
  • 3.4.1 紫外-可见漫反射光谱（DRS）
  • 3.4.2 表面光电压谱和场致表面光电压谱（SPS 和FISPS）
  • 3.4.2.1 外加电场对表面光电压响应的影响
  • 3.4.3 化学荧光法测定羟基自由基
  • 3.5 小结
  • 4/TiO2气相光催化性能研究和表征结果'>第四章 Pt/InVO4/TiO2气相光催化性能研究和表征结果
  • 4.1 引言
  • 4/TiO2气相光催化性能研究'>4.2 Pt/InVO4/TiO2气相光催化性能研究
  • 4/TiO2对光催化降解乙烯活性的影响'>4.2.1 负载不同量Pt 的InVO4/TiO2对光催化降解乙烯活性的影响
  • 2基催化剂的可见光催化降解乙烯活性的比较'>4.2.2 系列TiO2基催化剂的可见光催化降解乙烯活性的比较
  • 4.2.3 溴代甲烷的光催化降解
  • 4.3 系列可见光催化剂的表征结果
  • 4.3.1 紫外-可见漫反射光谱（DRS）
  • 2吸附表征结果'>4.3.2 N2吸附表征结果
  • 4.3.3 晶相结构表征结果
  • 4.3.4 X 射线电子能谱（XPS）
  • 4/TiO2 体系的可见光催化反应机理'>4.4 复合催化剂Pt/InVO4/TiO2体系的可见光催化反应机理
  • 4.4 小结
  • 结论
  • 参考文献
  • 致谢
  • 个人简历
  • 发表文章目录

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