基于二氧化钛的光催化材料合成和光催化性能研究.pdf

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1、中国科学技术大学硕士学位论又基于二氧化钛的光催化材料合成和光催化性能研究作者姓名：学科专业：导师姓名：完成时间：石富城徊昌城物理化学黄伟新教授二。一二年五月㈣UniversityofScienceandTechnologyofChinaAdissertationformaster’SdegreeSynthesisandPhOtOCatalytiCPerformanceofTi02-·basedPhoto--catalystsFuchengShiPhysicalchemistryProf．WeixinHuangMay,2012mE州坼洲⋯名mbdrI，j-吖副Ⅳ舱h．引旧对代曰p．Ⅵ

2、舢叩虬附中国科学技术大学学位论文原创性声明本人声明所旱交的学位论文，是本人在导师指导下进行研究工作所取得的成果。除已特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含任何他人已经发表或撰写过的研究成果。与我，‘同工作的同志对本研究所做的贡献均已在论文中作了明确的说明。．、作者签名：名题，、签字日期：丝垒：!墨：丑中国科学技术大学学位论文授权使用声明作为申请学位的条件之一，学位论文著作权拥有者授权中国科学技术大学拥有学位论文的部分使用权，即：学校有权按有关规定向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅，可以将学位论文编入《中国学位论文全文数据库》等有关数据库进行检索，可

3、以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编学位论文。本人提交的电子文档的内容和纸质论文的内容相一致。保密的学位论文在解密后也遵守此规定。导师签名：签字日期：摘要光催化反应是目前非常热门的催化反应之一，研究内容广泛，除了借助光谱等技术研究催化剂反应过程中光生电子的行为等反应机理以外，在实际催化体系中涉及新型纳米材料的合成和典型催化反应的研究，后者包括挥发性有机物的光催化矿化、光分解水以及醇类到醛类的选择氧化等重要的化工反应。Ti02被认为是活性最好，最稳定的光催化剂之一，虽然其只对紫外光响应，但仍然是日前研究的重点。本论文的主要工作就是研究基于Ti02的光催化剂的性质和应用。本论文的

4、具体内容分为以下几方面：1、通过一步法合成硫氮共掺的Ti02，并用XRD、TEM、XPS、DRS等技术研究其结构性质。结果表明高温焙烧以后，在催化剂中硫和氮原子的掺杂可以形成孤立能级，导致催化剂具有可见光响应能力，同时在催化剂表面的磺酸根可以成为其表面酸性的来源。光致还原Cr(V1)反应结果表明，在紫外光和太阳光照射下，600℃焙烧的催化剂具有最好的催化活性，并且在催化反应过程中不需要额外添加酸溶液。在太阳光下，600。C和700。C焙烧的催化剂活性明显优于商用P25，说明我们制备的催化剂在实际中更有使用价值。甲苯的氧化反应结果表明，在太阳光照射下，硫氮共掺的催化剂都具有很好的活性

5、，明显优于商用P25。对比可见光和太阳光照射的结果，硫氮共掺的催化剂可以有效地在可见光下催化甲苯的氧化，主要原因可以归结为掺杂的Ti02具有可见光响应，表面的磺酸根转移光生电荷的作用并未表现出来。2、通过双氧水氧化碳化钛制备了一种碳掺杂的Ti02催化剂。XRD和TEM结果表明，当碳化钛被完全氧化的时候生成锐钛矿面02，XPS进一步表明碳主要以羧基的形式生长在催化剂的表面。我们用三种不同的染料分子作为探针分子，发现表面的羧基在Ti02吸附染料的过程中扮演很重要的角色，羧酸根可以和溶液中的阳离子作用，选择吸附染料分子，在吸附过程中，空问位阻也是影响吸附的原因之一。3、通过一步溶剂热法合

6、成了高分散的Pt负载的Ti02催化剂。XRD和TEM结果表明催化剂中金属Pt均匀的分散在锐钛矿Ti02上，通过Cr(VI)光致还原反应活性研究其担载量对活性的影响，最佳负载量为7．0wt％。与常规浸渍法担载助剂相比，该方法有利于用更多的Pt负载来提高光生电子的转移效率，避免了高负载量时Pt纳米粒子的聚集。关键诃：光催化二氧化钛非金属掺杂金属助剂Cr(VI)光致还原ABSTRA(了ABSTRACTThephotocatalyticreactionisoneofthemostpopularcatalyticreactionsinresentyears．Theresearchsubjec

7、tisveryextensiveincludingthestudyofthereactionmechanismwiththespectroscopy,thenewcatalystssynthesisandtheimportantchemicalreactionapplicationsuchasthephoto-oxidationofthevolatileorganiccompounds，watersplittingandtheselectiveoxidationofa