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二氧化钛基纳米复合纤维的制备与光催化性质研究

作　者: 白晓晖
导　师: 赵辉
学　校: 黑龙江大学
专　业: 无机化学
关键词: 静电纺丝 TiO2纳米纤维掺杂 光催化 过渡金属 B和N
分类号: TQ342
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
下　载: 29次
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内容摘要


本文采用溶胶-凝胶法结合静电纺丝技术制备了TiO2纤维、掺杂改性的Ti02纤维和TiO2-C复合纤维,利用XRD、SEM、TEM、FT-IR、XPS等测试手段进行了表征。以高压汞灯为光源,罗丹明B(RhB)为目标降解物,研究了各种纤维催化剂对RhB的催化降解活性。结果表明：A1-600纤维催化剂的催化效果最好,光照5h后的降解率为94.6%,高于同条件下P-25(91.4%)的催化活性。另外在催化过程中,A1-600可以使RhB的UV-Vis光谱最大吸收峰蓝移,初步分析了产生蓝移的光催化反应机理。在不同过渡族金属元素(Fe、Co、Ni、Cu、Zn)掺杂的A1-600纤维催化剂中,Ni-Ti02的催化效果最好,用主波长为365 nm的紫外光光照5h后的降解率为70.4%,但低于未掺杂的A1-TiO2催化剂。主族元素(B和N)掺杂的A1-600纤维催化剂的催化活性均低于未掺杂催化剂。而在可见光激发下,掺杂纤维的光催化效果均有所提高,其中B掺杂的1h降解率可以达到31%。对比分析了两种复合方式的TiO2-C催化剂：分散有TiO2纳米粒子的碳纤维以及碳包覆的TiO2纤维。从光催化结果来看,光催化活性最好的是Ac-400(分散有TiO2纳米粒子的碳纤维)样品,其3h降解率为54.98%,高于没经过放置的A1-600-0样品(26.35%),但是低于经过放置2个月的A1-600-2(78.8%)样品。

全文目录


中文摘要  2-3
Abstract  3-4
目录  4-8
第1章 文献综述  8-25
  1.1 引言  8-9
  1.2 TiO_2光催化反应原理  9-11
  1.3 影响光催化反应的因素  11-12
  1.4 粉体TiO_2光催化剂的问题  12
  1.5 粉体TiO_2光催化剂性能的改进  12-15
  1.6 纤维TiO_2光催化剂的优势  15
  1.7 静电纺丝法制备纤维状TiO_2光催化剂  15-20
    1.7.1 静电纺丝方法概述  15-18
    1.7.2 电纺TiO_2光催化剂的研究现状  18-19
    1.7.3 电纺掺杂的TiO_2光催化剂  19-20
  1.8 TiO_2-C复合光催化剂  20-23
    1.8.1 粉体TiO_2-C复合光催化剂的研究现状  21-23
    1.8.2 纤维状TiO_2-C复合光催化剂的研究现状  23
  1.9 论文选题依据  23-25
第2章 实验部分  25-29
  2.1 化学试剂、材料与仪器  25-26
    2.1.1 试剂与材料  25
    2.1.2 实验仪器  25-26
  2.2 TiO_2纳米纤维的制备  26-27
    2.2.1 聚乙烯吡咯烷酮溶液的配制  26
    2.2.2 前驱体溶液的配制  26
    2.2.3 PVP/TiO_2复合纤维的制备  26-27
    2.2.4 TiO_2纳米纤维的制备  27
  2.3 材料的表征  27-28
    2.3.1 物相分析  27
    2.3.2 热分析  27
    2.3.3 红外光谱(FT-IR)分析  27
    2.3.4 微观形貌分析  27-28
    2.3.5 XPS分析  28
    2.3.6 拉曼光谱分析  28
  2.4 光催化性能测试  28-29
第3章 静电纺丝法制备TiO_2纳米纤维与光催化性能研究  29-45
  3.1 引言  29
  3.2 TiO_2纳米纤维的制备  29
  3.3 TiO_2纳米纤维的表征  29-35
    3.3.1 差热-热重(DTA-TG)分析  29-31
    3.3.2 X射线衍射(XRD)分析  31-32
    3.3.3 红外谱图(FT-IR)分析  32-33
    3.3.4 扫描电镜(SEM)分析  33-34
    3.3.5 透射电镜(TEM)分析  34-35
    3.3.6 UV-Vis分析  35
  3.4 TiO_2纳米纤维的光催化性能研究  35-43
    3.4.1 光催化实验结果  35-36
    3.4.2 TiO_2纳米纤维光催化降解罗丹明B的机理  36-39
    3.4.3 XRD谱图分析  39
    3.4.4 拉曼光谱分析  39-40
    3.4.5 红外光谱分析  40-41
    3.4.6 X射线光电子能谱(XPS)分析  41-43
  3.5 本章小结  43-45
第4章 电纺制备改性的TiO_2纤维与光催化性质研究  45-63
  4.1 过渡族金属掺杂的TiO_2纤维的制备  45
  4.2 过渡族金属元素掺杂的TiO_2纤维的表征  45-51
    4.2.1 X射线衍射(XRD)分析  45-46
    4.2.2 X射线光电子能谱(XPS)分析  46-49
    4.2.3 扫描电镜(SEM)分析  49-51
  4.3 过渡族金属掺杂TiO_2纤维的光催化性质研究  51-52
  4.4 不同含量Ni掺杂TiO_2纤维的表征及光催化性质研究  52-54
    4.4.1 X射线衍射(XRD)分析  52
    4.4.2 扫描电镜(SEM)分析  52-53
    4.4.3 XPS光谱分析  53-54
    4.4.4 Ni掺杂TiO_2纤维的光催化性质研究  54
  4.5 B掺杂的TiO_2纤维的制备、表征及性能研究  54-58
    4.5.1 B掺杂的TiO_2纤维的制备  54
    4.5.2 B掺杂的TiO_2纤维的表征  54-57
    4.5.3 B掺杂的TiO_2纤维的光催化性质研究  57-58
  4.6 N掺杂的TiO_2纤维的制备、表征及性能研究  58-62
    4.6.1 N掺杂的TiO_2纤维的制备  58
    4.6.2 N掺杂的TiO_2纤维的表征  58-60
    4.6.3 N掺杂的TiO_2纤维的光催化性质研究  60
    4.6.4 UV-Vis分析  60-61
    4.6.5 可见光下光催化性质研究  61-62
  4.7 本章小结  62-63
第5章 电纺制备TiO_2-C复合纤维与光催化性质研究  63-77
  5.1 TiO_2-C复合纤维的制备  63-66
  5.2 TiO_2-C复合纤维的表征  66-73
    5.2.1 差热-热重(DTA-TG)分析  66-67
    5.2.2 拉曼光谱(Raman)分析  67-68
    5.2.3 扫描电镜(SEM)分析  68-69
    5.2.4 透射电镜(TEM)分析  69-71
    5.2.5 各样品含碳量的分析  71-73
  5.3 TiO_2-C复合纤维的光催化性能测试  73-75
  5.4 本章小结  75-77
结论  77-78
参考文献  78-87
致谢  87-88
攻读硕士期间待发表的学术论文  88-89

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中图分类: > 工业技术 > 化学工业 > 化学纤维工业 > 合成纤维
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