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纳米TiO_2及其复合材料光催化降解苯二酚的研究
作 者: 廖健
导 师: 汪莉；吴爱国
学 校: 江西师范大学
专 业: 分析化学
关键词: TiO2纳米材料 凹凸棒土 Au纳米粒子 光催化 苯二酚
分类号: O643.3
类 型: 硕士论文
年 份: 2011年
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内容摘要
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TiO2是光催化反应中一种研究较为广泛的半导体纳米材料,因其优异的光催化特性而具有相当广阔的应用前景。但是,由于TiO2半导体光催化剂光生电子-空穴对的复合率高,量子效率低,且悬浮态TiO2光催化剂存在着易凝聚和难回收等问题,从而制约了TiO2在实际应用中的推广。本论文针对TiO2光催化技术存在的上述问题,对提高TiO2光催化性能及回收利用等方面进行了研究,具体内容主要分为以下三个部分：1.采用水解法和水热法分别制得TiO2前驱体及其纳米粒子,并通过TEM、XRD等测试手段对其结构、形貌、晶型等物性进行表征,然后分别利用它们作为光催化剂,研究在紫外光照射下其光催化降解苯二酚的行为。结果表明：两种光催化剂的光催化性能存在着显著的差异,且在以Ti02前驱体为光催化剂,降解邻苯二酚时,能明显观测到有中间体的产生。通过结合前人的相关研究成果和我们的实验数据,解释了TiO2前驱体及其纳米粒子与苯二酚类染料的相互作用,并首次在分子层次上对Ti02基纳米材料光催化降解苯二酚类染料提出了详细的反应机理。2.以TiCl4为原料,凹凸棒土为载体,利用水热法制备出TiO2／凹凸棒土复合光催化剂,并通过TEM、XRD等测试手段对其结构、形貌、晶型等物性进行表征,然后利用其作为光催化剂光催化降解苯二酚,并与自制的锐钛矿型TiO2纳米粒子和商品P25型TiO2纳米粒子的催化效果进行比较。结果表明：由于自制的锐钛矿型Ti02纳米粒子的粒径较小,比表面积较大,故其催化效果比商品P25型Ti02纳米粒子的要好,而Ti02／凹凸棒土复合光催化剂则因TiO2与凹凸棒土两者的复合率不高,其催化效果明显不如前两者的好,但因复合催化剂一般在反应几小时之后就开始沉降,更有利于催化剂的分离回收,因而还是具有一定的实际应用价值的。3.以凹凸棒土为载体,利用硼氢化钠还原法制得Au纳米粒子沉积在此载体之上,即获得Au/凹凸棒土复合物,然后以TiCl4为原料,采用水热法制得TiO2纳米粒子,根据静电作用使Au/凹凸棒土复合物与TiO2纳米粒子两者紧密结合在一起,即制备出了Au-TiO2/凹凸棒土新型复合光催化剂,并研究其在紫外光照射下光催化降解苯二酚的能力。结果表明：在制备Au纳米粒子时引入一种阳离子表面活性剂CTAB,利用它的正电性,可以提高TiO2纳米粒子和凹凸棒土之间的复合率,而且Au纳米粒子本身又是一种良好的催化剂,沉积了Au纳米粒子之后的复合催化剂既有利于催化剂的回收利用,又提高了其光催化性能。
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中图分类: > 数理科学和化学 > 化学 > 物理化学（理论化学）、化学物理学 > 化学动力学、催化作用 > 催化
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