稀土掺杂介孔TiO2_GO复合材料的制备及光催化性能研究

《稀土掺杂介孔TiO2_GO复合材料的制备及光催化性能研究》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在学术论文-天天文库。

1、学校代码：10135论文分类号：O61学号：20154015003研究生类别：全日制硕士学位论文稀土掺杂介孔TiO2/GO复合材料的制备及光催化性能研究StudyonPreparationandPhotocatalyticPropertiesofMesoporousTiO2/GOCompositesDopedwithTheRareEarth学科门类：理学一级学科：化学学科、专业：无机化学研究方向：无机纳米材料申请人姓名：刘建涛指导教师姓名：赵斯琴教授二〇一八年六月九日内蒙古师范大学硕士学位论文独创性声明本人声明所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果，尽我所

2、知，除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含本人为获得内蒙古师范大学或其它教育机构的学位或证书而使用过的材料。本人保证所呈交的论文不侵犯国家机密、商业秘密及其他合法权益。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示感谢。签名：日期：年月日关于论文使用授权的说明本学位论文作者完全了解内蒙古师范大学有关保留、使用学位论文的规定：内蒙古师范大学有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和磁盘，允许论文被查阅和借阅，可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、

3、汇编学位论文，并且本人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。签名：导师签名：日期：年月日内蒙古师范大学硕士学位论文中文摘要TiO2因其催化活性高、无毒、价廉等性质而被公认为最理想的光催化剂，但因其带隙能大（3.2eV），而且光激发产生的电子空穴复合率高等缺点而限制了实际应用。将其合成介孔结构可得到比表面积较大，催化反应活性点多的催化剂，但介孔TiO2可见光光催化性能仍然不明显。石墨烯具有大的比表面积和良好的导电性而引起人们的关注，合成石墨烯-TiO2复合材料来提高TiO2的光催化性能一度成为研究热点，但石墨烯水溶性较差，与TiO2复合成为一个难题

4、，而采用Hummers法制备得到的氧化石墨烯（GO）含有羟基、羧基和环氧基等一些极性基团使得其易溶于水。本文以十二烷基磺酸钠为模板剂，钛酸四丁酯为钛源采用溶胶-凝3+胶、水热相结合法制备了活性较高的介孔TiO2催化剂以及稀土Nd掺杂介孔TiO2光催化剂，进而与氧化石墨烯进行复合，制备了系列介孔3+TiO2/GO复合材料以及稀土Nd掺杂介孔TiO2/GO复合材料，采用XRD、孔结构分析（BJH和BET）、SEM、TEM、XPS和UV-vis等手段对样品的微观结构、形貌、样品表面各元素价态及谱学性质进行表征，并在紫外光和可见光照射下以甲基橙模拟污染物测试其光催化性能。实验结果如下：（1

5、）以十二烷基磺酸钠为模板剂、不同条件所制备的介孔TiO2光催2化剂均为锐钛矿相，颗粒尺寸在3-5nm左右，比表面积在250m/g左右，孔径分布均匀，孔径主要集中分布在10-50nm之间，其中以正丁醇作溶剂，模板剂含量为38.1％，水热晶化时间为28h所制备的介孔TiO2催化剂紫外光催化降解甲基橙效果最佳，60min内可达到97.7％。3+（2）系列稀土Nd掺杂介孔TiO2光催化剂相比纯的介孔TiO2光催3+化剂，具有更强的光催化性能，稀土Nd的掺杂能够一定程度的抑制介孔TiO2光催化剂的团聚并减小其晶粒尺寸、增大介孔TiO2光催化剂的孔2径和孔体积，比表面积可达到250m/g。3+

6、（3）介孔TiO2/GO复合材料以及稀土Nd-介孔TiO2/GO复合材料3+均具有较强的可见光光催化性能，特别在稀土Nd-介孔TiO2/GO复合材3+料体系中，稀土Nd和GO具有很好的协同效应而更好的抑制TiO2团聚，3+使颗粒大小均匀分散在GO层间，并更好的拓宽光响应范围，其中Nd掺杂质量为1.5％，GO复合质量为10％所制备的1.5Nd-TiO2/GO-10复合内蒙古师范大学硕士学位论文光催化剂可见光光催化性能最强，对甲基橙模拟污染物光照120min降解率可达到82.6％。（4）以十二烷基磺酸钠和柠檬酸双模版剂制备了介孔TiO2光催化剂及介孔TiO2/GO复合光催化剂，从而进一

7、步改善了介孔TiO2光催化剂的可见光光催化性能，样品45CA-TiO2/GO-0.5在可见光条件下，对甲基橙模拟污染物的降解率在60min内能达到100％。关键词：介孔TiO2，氧化石墨烯，复合材料，光催化性能内蒙古师范大学硕士学位论文ABSTRACTTiO2isrecognizedasthemostideallightcatalystduetoitshighcatalyticactivity,nontoxic,cheapandsoon,butitsbigbandga