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光催化分解水制氢用低维TiO_2纳米材料的制备

作　者: 肖瑞祯
导　师: 董相廷
学　校: 长春理工大学
专　业: 应用化学
关键词: 静电纺丝 低维纳米材料 TiO2 光催化分解水
分类号: TB383.1
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
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内容摘要


目前人类面临着严峻的能源问题,随着煤炭、石油等能源的趋于枯竭,寻找一个新的代替能源已逐渐受到世界各国研究者的重视,氢能则被认为是这样一个新型绿色替代能源。半导体光催化分解水制氢是将太阳能转换为氢能的一种最环保方法。与其它半导体相比,Ti02具有很多优点,是一种新型的半导体光催化剂,在光催化分解水制氢方面的应用具有广阔前景。静电纺丝技术是一种简单且易操作的能连续制备低维纳米材料的方法,因此利用静电纺丝法制备出Ti02低维纳米材料,并用于光催化分解水制氢,近年来已成为研究热点。本文中采用静电纺丝技术制备出低维Ti02纳米材料,包括纳米纤维、多孔空心纳米纤维和纳米带,同时采用静电纺丝技术制备出TiO2/Au和TiO2:Fe3+纳米纤维；采用TG-DTA, FTIR, XRD, FESEM, EDS等分析测试手段对所制备的样品进行了系统地表征。结果表明,纳米纤维的直径为50-200nm；多孔空心纳米纤维的直径为150-400nm；纳米带的宽度为2-14gm,厚度为90-220nm；TiO2/Au纳米纤维的直径为50～180nm; TiO2:Fe3+内米纤维的直径为80-200nm。

全文目录


摘要  4-5
ABSTRACT  5-6
目录  6-9
第一章 绪论  9-23
  1.1 引言  9
  1.2 纳米材料的特性  9-12
    1.2.1 基本效应  9-11
    1.2.2 特殊性质  11-12
  1.3 静电纺丝技术  12-15
    1.3.1 静电纺丝技术的成形工艺流程  12-13
    1.3.2 静电纺丝技术的影响因素  13-14
    1.3.3 静电纺丝技术的机理  14-15
  1.4 二氧化钛纳米材料的制备方法  15-19
    1.4.1 气相法  15-16
    1.4.2 液相法  16-18
    1.4.3 固相法  18-19
  1.5 纳米二氧化钛的光催化性能  19-22
    1.5.1 半导体光催化反应机理  19-21
    1.5.2 影响光催化活性的因素  21-22
  1.6 本论文研究的目的和意义  22-23
第二章 实验药品、仪器和表征方法  23-25
  2.1 实验药品  23
  2.2 实验仪器  23
  2.3 表征方法  23-25
    2.3.1 差热-热重分析(TG-DTA)  23
    2.3.2 X射线衍射分析(XRD)  23-24
    2.3.3 X射线光电子能谱分析(XPS)  24
    2.3.4 红外光谱分析(FTIR)  24
    2.3.5 扫描电子显微镜分析(FE-SEM)  24
    2.3.6 紫外可见光谱分析(UV-vis)  24-25
第三章 TiO_2纳米带的制备与表征  25-32
  3.1 实验部分  25-26
    3.1.1 实验流程  25
    3.1.2 硫酸钛水溶液的配制  25
    3.1.3 前驱体溶液的配制  25-26
    3.1.4 静电纺丝法制备PVP/Ti(SO_4)_2复合纳米带  26
    3.1.5 TiO_2纳米带的制备  26
  3.2 结果与讨论  26-31
    3.2.1 差热-热重分析(TG-DTA)  26-27
    3.2.2 红外光谱分析(FTIR)  27
    3.2.3 X射线衍射分析(XRD)  27-28
    3.2.4 扫描电镜分析(FE-SEM)  28-30
    3.2.5 能谱分析(EDS)  30-31
  3.3 本章小结  31-32
第四章 TiO_2纳米纤维的制备与表征  32-39
  4.1 实验部分  32-33
    4.1.1 实验流程  32
    4.1.2 硫酸钛水溶液的配制  32
    4.1.3 前驱体溶液的配制  32
    4.1.4 静电纺丝法制备PVP/Ti(SO_4)_2复合纳米纤维  32-33
    4.1.5 TiO_2纳米纤维的制备  33
  4.2 结果与讨论  33-38
    4.2.1 差热-热重分析(TG-DTA)  33
    4.2.2 红外光谱分析(FTIR)  33-34
    4.2.3 X射线衍射分析(XRD)  34-35
    4.2.4 扫描电镜分析(FE-SEM)  35-37
    4.2.5 能谱分析(EDS)  37-38
  4.3 本章小结  38-39
第五章 多孔空心TiO_2纳米纤维的制备与表征  39-45
  5.1 实验部分  39-41
    5.1.1 实验流程  39-40
    5.1.2 硫酸钛水溶液的配制  40
    5.1.3 前驱体溶液的配制  40
    5.1.4 静电纺丝法制备PVP/Ti(SO_4)2复合纳米纤维  40
    5.1.5 多孔空心TiO_2纳米纤维的制备  40-41
  5.2 结果与讨论  41-44
    5.2.1 红外光谱分析(FTIR)  41
    5.2.2 X射线衍射分析(XRD)  41-42
    5.2.3 扫描电镜分析(FE-SEM)  42-44
    5.2.4 能谱分析(EDS)  44
  5.3 本章小结  44-45
第六章 TiO_2/Au纳米纤维的制备与表征  45-50
  6.1 实验部分  45-46
    6.1.1 实验流程  45
    6.1.2 硫酸钛水溶液的配制  45
    6.1.3 水热法制备金溶胶  45-46
    6.1.4 前驱体溶液的配制  46
    6.1.5 静电纺丝法制备PVP/Ti(SO_4)_2/Au复合纳米纤维  46
    6.1.6 TiO_2/Au纳米纤维的制备  46
  6.2 结果与讨论  46-49
    6.2.1 X射线衍射分析(XRD)  46-47
    6.2.2 扫描电镜分析(FE-SEM)  47-49
    6.2.3 能谱分析(EDS)  49
  6.3 本章小结  49-50
第七章 TiO_2:Fe~(3+)纳米纤维的制备与表征  50-56
  7.1 实验部分  50-51
    7.1.1 实验流程  50
    7.1.2 硫酸钛水溶液的配制  50
    7.1.3 前驱体溶液的配制  50
    7.1.4 静电纺丝法制备PVP/Ti(SO_4)2/Fe(NO_3)_3复合纳米纤维  50-51
    7.1.5 TiO_2:Fe~(3+)纳米纤维的制备  51
  7.2 结果与讨论  51-55
    7.2.1 X射线衍射分析(XRD)  51-52
    7.2.2 X射线光电子能谱分析(XPS)  52
    7.2.3 扫描电镜分析(FE-SEM)  52-54
    7.2.4 能谱分析(EDS)  54
    7.2.5 紫外-可见吸收光谱(UV-vis)  54-55
  7.3 本章小结  55-56
结论  56-59
致谢  59-60
参考文献  60-64
附录  64

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中图分类: > 工业技术 > 一般工业技术 > 工程材料学 > 特种结构材料
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