低温下的纳米二氧化钛的制备及其光催化性能研究

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1、分类号密级ＵＤＣ＾南二犬学ＮＡＮＪＮＧＮＶＥＲＳＴＹＦＥＮＣＥＴＥＣＨＮＯＬＯＧＹＩＵＩＩＯＳＣＩ＆博士学位论文低温下的纳米二氧化钛的制备及其光催化性能研究（题名和副题名）王慧蕾（作者姓名）指导教师姓名刘孝恒教授学位类别工学博士工程学科名称材料科学与研究方向纳米光催化材料论文提交时间２０１６年９月：注明《国际十进分类法ＵＤＣ》的类号注１。博？士学隹办文低温下的纳米二氧化钛的制备及其光催化性能研究作者：王慧蕾指导教师：刘

2、孝恒教授南京理工大学２０１６年９月Ｐｈ．Ｄ．ＤｉｓｓｅｒｔａｔｉｏｎＴｈｅｓｙｎｔｈｅｓｉｓａｎｄＰｈｏｔｏｃａｔａｌｙｔｉｃＡｃｔｉｖｉｔｙｏｆｎａｎｏｃｒｓｔａｌｌｉｎｅＴｉＯｂａｓｅｄｏｎｌｏｗｔｅｍｅｒａｔｕｒｅｙ２ｐＢｙＷａｎｇＨｕｉｌｅｉＳｕｐｅｒｖｉｓｅｄｂｙＬｉｕＸｉａｏｈｅｎｇＮａｎｉｎＵｎｉｖｅｒｓｉｔｏｆＳｃｉｅｎｃｅ＆ＴｅｃｈｎｏｌｏｊｇｙｇｙＳｅｐｔｅｍｂｅｒ，２０１６声明本学位论文是我在导师的指导下取得的研究成果，尽我所知，在本

3、学位论文中，除了加以标注和致谢的部分外，不包含其他人已经发表或公布过的研究成果，也不包含我为获得任何教育机构的学位或学历而使用过的材料一。与我同工作的同事对本学位论文做出的贡献均已在论文中作了明确的说明。：王栽意日研究生签名＿年月＞７学位论文使用授权声明南京理工大学有权保存本学位论文的电子和纸质文档，可以借阅或上网公布本学位论文的部分或全部内容，可以向有关部门或机构送交并授权其保存、借阅或上网公布本学位论文的部分或全部内容。对于保密论文，按保密的有关规定和程序处理。研究生签名：五ａ＞彳年，２

4、月日博士学位论文低温下的纳米二氧化钛的制备及其光催化性能研究摘要纳米二氧化钛由于其在太阳能电池，涂料，化妆品，以及环境净化上的卓越表现，被广泛地关注。本论文旨在探索二氧化钛在低温非水相中制备的方法，从而避免了传统°水相制备以及高温锻烧（锻烧温度大于４００Ｃ）过程中引起的颗粒较大，比表面积减小等不利于光催化性能的缺点，低能耗地制备出具有较小颗粒及大比表面的二氧化钛光催一，化剂，又进步通过对其进行掺杂改性和表面修饰得到具有更多特殊功能的二氧化钛二氧、纳米材料。首先，对化钛的结构光催化机理、改性的方法、制备工艺和

5、应用进行了全面地综述；然后，详细地阐述了在低温情况下制备介孔二氧化钛、氮掺杂二氧化钛、高活性金红石二氧化钛二、及银／二氧化钛复合材料的方法，并釆用多、多元掺杂氧化钛二种测试方法以及光催化降解，抗菌等性能测试对制备的氧化钛结构、形貌、形成机理、在降解有机物和抗菌上的应用进行了深入的研究，并且考察了其对环境毒性的影响。本论文围绕制备出廉价低耗能且光催化活性高的二氧化钛光催化剂为主题，进行了以下几个方面的研究：１、选取廉价的四氯化钛作为钛源，利用非离子表面活性剂聚乙二醇（ＰＥＧ）与非一二氧化钛，水溶剂正丁醇之间的相互

6、作用，采取非水溶胶凝胶法制备出了介孔并且考。察了其在紫外光照下的光催化活性及使用寿命，并详细分析和探讨其反应机理２、采用水热法制备不同掺杂量的氮掺杂介孔二氧化钛光催化剂，并且分析其掺杂机理。通过对不同氮掺杂量的二氧化钛样品的光催化活性的研究，发现氮的掺杂量会影响样品的可见光催化活性，样品的光催化活性会随着氮的掺杂量的增加而增大，而过量的氮又会重新抑制其光催化活性。３、使用表面活性剂作为模板在低温酸性条件下制备了的二氧化钛纳米棒超结构。经过研究发现：醇和水的比例的变化会影响反应温度的变化，而异丙醇会随着其比例的增

7、加而降低反应的温度。表面活性剂在混合溶剂中的形貌会影响纳米棒组装形貌，当异丙醇：水的比例为２：１时，可以组装出直径大约为２００ｎｍ的花状结构。这种再组装的金红石相纳米棒在模拟太阳光下，表现出了对甲基橙较为优越的光催化活性，其活性比Ｐ２５要高出３４％？４、采用盐酸半胱氨酸掺杂的方式制备出多元掺杂的二氧化钛。半胱氨酸同时可以。，提供碳，氮和硫三种非金属元素采用，而且还能影响样品的晶相结构在实验过程中、比异丙醇作为反应的溶剂，可以避免水解反应带来的反应物颗粒过大表面减小的问题。与市售的Ｐ２５和无掺杂二氧化钛相比，所得的

8、多元掺杂二氧化钛具有更高的光催化活性。而这种活性的增强主要是由于禁带宽度变窄、混晶协同作用和高的比表面积这三方面的因素。Ｉ摘要博士学位论文５、