二氧化钛功能纳米光催化剂的制备及对环境有机污染物的降解行为研究
发布时间：2025-05-07 00:40
环境污染和能源危机已经成为威胁人类社会以及地球生命的两大关键性问题。多相光催化反应因其良好的经济性,已被作为环境治理和清洁能源再生的一个重要策略。宽带隙半导体锐钛矿型二氧化钛,由于化学稳定性高、无污染和价格低廉,已经在催化、传感、产氢、光学和光电学等领域得到了广泛应用。然而,二氧化钛的带隙能较大（3.0-3.2 eV）,需要紫外光激发,在光催化反应中只有太阳光中的小部分紫外光得以被利用。同时,光生载流子中电子和空穴的大量复合导致二氧化钛的整体光催化效率偏低。以上这些因素都严重制约着二氧化钛光催化技术的实际应用。为了解决上述问题,提高二氧化钛的光催化性能,本论文通过对二氧化钛改性以拓宽其可见光吸收范围,提高光生电子-空穴分离效率等,主要结果如下:（1）以钛酸四丁酯为钛源,树叶的水热产物为氮碳源,合成了N、C共掺杂型{001}面暴露的锐钛矿二氧化钛（NC-TiO2）纳米片。同时,通过光辅助还原法成功将Ag纳米颗粒负载于NC-TiO2纳米片上。在可见光作用下,NC-TiO2和Ag@NC-TiO2比未掺杂的T...
【文章页数】：188 页
【学位级别】：博士
【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
第一章 绪论
1.1 二氧化钛光催化材料的研究背景
1.2 二氧化钛光催化的基本原理
1.2.1 二氧化钛的结构及性质
1.2.2 二氧化钛光催化机理
1.3 二氧化钛的主要制备方法
1.3.1 化学水解法
1.3.2 溶胶凝胶法
1.3.3 化学均匀沉淀法
1.3.4 水热/溶剂热法
1.3.5 微波法
1.4 二氧化钛基光催化材料的应用
1.4.1 光降解环境污染物
1.4.2 光催化制氢
1.4.3 光催化抗菌杀毒
1.4.4 作为自洁净材料
1.5 二氧化钛光催化剂结构和形貌的调控
1.5.1 具有特定晶面高暴露的二氧化钛光催化材料
1.5.2 具有中空结构球状二氧化钛光催化材料
1.6 二氧化钛光催化剂的主要改性方法
1.6.1 金属元素掺杂
1.6.2 非金属离子掺杂
1.6.3 染料敏化
1.6.4 贵金属纳米粒子沉积
1.6.5 半导体材料复合
1.7 本论文的选题意义及主要研究内容
第二章 Ag负载C、N共掺杂型{001}面暴露的锐钛矿二氧化钛的制备及光催化性能研究
2.1 前言
2.2 实验部分
2.2.1 试剂和仪器
2.2.2 纳米点的制备
2.2.3 N、C共掺杂型{001}面暴露的锐钛矿TiO2纳米薄片(NC-TiO2)的制备
2.2.4 Ag负载NC-TiO2纳米薄片(Ag@NC-TiO2)的制备
2.2.5 样品表征
2.2.6 光催化降解罗丹明B(RhB)和环丙沙星(CIP)活性测试
2.3 结果与讨论
2.3.1 催化剂的表征结果与讨论
2.3.2 光催化活性
2.4 本章小结
第三章 Ag负载的C、N共掺杂二氧化钛/氮化碳杂化材料的制备及光催化性能研究
3.1 前言
3.2 实验部分
3.2.1 试剂和仪器
3.2.2 纳米点的合成
3.2.3 g-C3N4的制备
3.2.4 Ag负载的C、N共掺杂TiO2/g-C3N4复合材料的制备(Ag/CN-TiO2@g-C3N4)
3.2.5 样品表征
3.2.6 光催化降解罗丹明B(RhB)活性实验
3.2.7 活性物质捕获实验
3.3 结果与讨论
3.3.1 催化剂的表征结果与讨论
3.3.2 光催化活性
3.4 本章小结
第四章 Ag/Pt共负载型锐钛矿TiO2空心半球的原位合成及光催化性能研究
4.1 前言
4.2 实验部分
4.2.1 试剂和仪器
4.2.2 锐钛矿单晶TiO2纳米空心半球的制备
4.2.3 部分还原的TiO2纳米空心半球的制备
4.2.4 Ag/Pt@TiO2纳米空心半球复合材料的制备
4.2.5 样品表征
4.2.6 光催化降解罗丹明B(RhB)和环丙沙星(CIP)活性测试
4.3 结果与讨论
4.3.1 催化剂的表征
4.3.2 光催化活性
4.4 本章小结
第五章 Ag负载N掺杂的二氧化钛核壳中空微球的制备及光催化性能研究
5.1 前言
5.2 实验部分
5.2.1 试剂和仪器
5.2.2 N掺杂TiO2核壳中空微球(N-TiO2-YSM)的制备
5.2.3 Ag负载的N掺杂TiO2核壳中空微球(Ag-N-TiO2-YSM)的制备
5.2.4 样品表征
5.2.5 降解罗丹明B(RhB)和环丙沙星(CIP)活性测试
5.2.6 活性物种测试
5.2.7 羟基自由基检测
5.3 结果与讨论
5.3.1 催化剂的表征分析
5.3.2 光催化活性分析
5.4 本章小结
第六章 石墨型氮化碳修饰的中空核壳结构TiO2微球的制备及光催化性能研究
6.1 前言
6.2 实验部分
6.2.1 试剂和仪器
6.2.2 g-C3N4的制备
6.2.3 g-C3N4修饰的中空核壳结构TiO2微球(TCN)的制备
6.2.4 样品表征
6.2.5 光催化降解RhB和亚甲基蓝(MB)实验
6.2.6 光催化降解抗生素CIP实验
6.2.7 光电化学性能实验
6.3 结果与讨论
6.3.1 XRD分析
6.3.2 SEM、EDS和TEM分析
6.3.3 FT-IR分析
6.3.4 Raman分析
6.3.5 XPS分析
6.3.6 N2吸附-脱附分析
6.3.7 光催化活性
6.3.8 荧光光谱
6.3.9 光电化学测试
6.3.10 光催化机理研究
6.4 本章小结
第七章 新型多功能TiO2-In2O3@g-C3N4三元复合催化剂的制备及其光催化性能研究
7.1 前言
7.2 实验部分
7.2.1 试剂和仪器
7.2.2 g-C3N4的制备
7.2.3 三元复合体系TiO2-In2O3@g-C3N4的制备
7.2.4 样品表征
7.2.5 光催化降解RhB和MB实验
7.2.6 活性物种检测实验
7.2.7 光电化学性能实验
7.3 结果与讨论
7.3.1 XRD分析
7.3.2 TEM和SEM的分析
7.3.3 FT-IR分析
7.3.4 Raman分析
7.3.5 XPS分析
7.3.6 N2吸附-脱附分析
7.3.7 光催化活性
7.3.8 荧光光谱
7.3.9 光化学测定
7.3.10 三元复合材料光催化机理
7.4 本章小结
第八章 结论/创新点及展望
8.1 结论
8.2 创新点
8.3 展望
参考文献
致谢
攻读博士学位期间的主要科研成果
本文编号：4043337
【文章页数】：188 页
【学位级别】：博士
【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
第一章 绪论
1.1 二氧化钛光催化材料的研究背景
1.2 二氧化钛光催化的基本原理
1.2.1 二氧化钛的结构及性质
1.2.2 二氧化钛光催化机理
1.3 二氧化钛的主要制备方法
1.3.1 化学水解法
1.3.2 溶胶凝胶法
1.3.3 化学均匀沉淀法
1.3.4 水热/溶剂热法
1.3.5 微波法
1.4 二氧化钛基光催化材料的应用
1.4.1 光降解环境污染物
1.4.2 光催化制氢
1.4.3 光催化抗菌杀毒
1.4.4 作为自洁净材料
1.5 二氧化钛光催化剂结构和形貌的调控
1.5.1 具有特定晶面高暴露的二氧化钛光催化材料
1.5.2 具有中空结构球状二氧化钛光催化材料
1.6 二氧化钛光催化剂的主要改性方法
1.6.1 金属元素掺杂
1.6.2 非金属离子掺杂
1.6.3 染料敏化
1.6.4 贵金属纳米粒子沉积
1.6.5 半导体材料复合
1.7 本论文的选题意义及主要研究内容
第二章 Ag负载C、N共掺杂型{001}面暴露的锐钛矿二氧化钛的制备及光催化性能研究
2.1 前言
2.2 实验部分
2.2.1 试剂和仪器
2.2.2 纳米点的制备
2.2.3 N、C共掺杂型{001}面暴露的锐钛矿TiO2纳米薄片(NC-TiO2)的制备
2.2.4 Ag负载NC-TiO2纳米薄片(Ag@NC-TiO2)的制备
2.2.5 样品表征
2.2.6 光催化降解罗丹明B(RhB)和环丙沙星(CIP)活性测试
2.3 结果与讨论
2.3.1 催化剂的表征结果与讨论
2.3.2 光催化活性
2.4 本章小结
第三章 Ag负载的C、N共掺杂二氧化钛/氮化碳杂化材料的制备及光催化性能研究
3.1 前言
3.2 实验部分
3.2.1 试剂和仪器
3.2.2 纳米点的合成
3.2.3 g-C3N4的制备
3.2.4 Ag负载的C、N共掺杂TiO2/g-C3N4复合材料的制备(Ag/CN-TiO2@g-C3N4)
3.2.5 样品表征
3.2.6 光催化降解罗丹明B(RhB)活性实验
3.2.7 活性物质捕获实验
3.3 结果与讨论
3.3.1 催化剂的表征结果与讨论
3.3.2 光催化活性
3.4 本章小结
第四章 Ag/Pt共负载型锐钛矿TiO2空心半球的原位合成及光催化性能研究
4.1 前言
4.2 实验部分
4.2.1 试剂和仪器
4.2.2 锐钛矿单晶TiO2纳米空心半球的制备
4.2.3 部分还原的TiO2纳米空心半球的制备
4.2.4 Ag/Pt@TiO2纳米空心半球复合材料的制备
4.2.5 样品表征
4.2.6 光催化降解罗丹明B(RhB)和环丙沙星(CIP)活性测试
4.3 结果与讨论
4.3.1 催化剂的表征
4.3.2 光催化活性
4.4 本章小结
第五章 Ag负载N掺杂的二氧化钛核壳中空微球的制备及光催化性能研究
5.1 前言
5.2 实验部分
5.2.1 试剂和仪器
5.2.2 N掺杂TiO2核壳中空微球(N-TiO2-YSM)的制备
5.2.3 Ag负载的N掺杂TiO2核壳中空微球(Ag-N-TiO2-YSM)的制备
5.2.4 样品表征
5.2.5 降解罗丹明B(RhB)和环丙沙星(CIP)活性测试
5.2.6 活性物种测试
5.2.7 羟基自由基检测
5.3 结果与讨论
5.3.1 催化剂的表征分析
5.3.2 光催化活性分析
5.4 本章小结
第六章 石墨型氮化碳修饰的中空核壳结构TiO2微球的制备及光催化性能研究
6.1 前言
6.2 实验部分
6.2.1 试剂和仪器
6.2.2 g-C3N4的制备
6.2.3 g-C3N4修饰的中空核壳结构TiO2微球(TCN)的制备
6.2.4 样品表征
6.2.5 光催化降解RhB和亚甲基蓝(MB)实验
6.2.6 光催化降解抗生素CIP实验
6.2.7 光电化学性能实验
6.3 结果与讨论
6.3.1 XRD分析
6.3.2 SEM、EDS和TEM分析
6.3.3 FT-IR分析
6.3.4 Raman分析
6.3.5 XPS分析
6.3.6 N2吸附-脱附分析
6.3.7 光催化活性
6.3.8 荧光光谱
6.3.9 光电化学测试
6.3.10 光催化机理研究
6.4 本章小结
第七章 新型多功能TiO2-In2O3@g-C3N4三元复合催化剂的制备及其光催化性能研究
7.1 前言
7.2 实验部分
7.2.1 试剂和仪器
7.2.2 g-C3N4的制备
7.2.3 三元复合体系TiO2-In2O3@g-C3N4的制备
7.2.4 样品表征
7.2.5 光催化降解RhB和MB实验
7.2.6 活性物种检测实验
7.2.7 光电化学性能实验
7.3 结果与讨论
7.3.1 XRD分析
7.3.2 TEM和SEM的分析
7.3.3 FT-IR分析
7.3.4 Raman分析
7.3.5 XPS分析
7.3.6 N2吸附-脱附分析
7.3.7 光催化活性
7.3.8 荧光光谱
7.3.9 光化学测定
7.3.10 三元复合材料光催化机理
7.4 本章小结
第八章 结论/创新点及展望
8.1 结论
8.2 创新点
8.3 展望
参考文献
致谢
攻读博士学位期间的主要科研成果
本文编号：4043337
本文链接：https://www.wllwen.com/shengtaihuanjingbaohulunwen/4043337.html
