功能化tio2纳米管阵列制备及光催化应用的论文地研究

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1、FabricationofFunctionalized

2、IIlllfllllliftUlIllI＼1907271Ti02NanotubeArraysandtheirPhotocatalyticApplicationLIURonghuaB．E．(HunanUniversity)2008AthesissubmittedinpartialsatisfactionoftheRequirementsforthedegreeofMasterofSciencePolymerChemistryandPhysicsintheGraduateSchoolofHunanUniversitySuperv

3、isorAssociateProfessorLIUChengbinAssociateResearcherLIUYutangMarch，2011湖南大学学位论文原创性声明本人郑重声明：所呈交的论文是本人在导师的指导下独立进行研究所取得的研究成果。除了文中特别加以标注引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写的成果作品。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律后果由本人承担。作者签名：训敏绎日期：≯11年弓月上日学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，同意学校保留并向国家有关部门或

4、机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。本人授权湖南大学可以将本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和汇编本学位论文。本学位论文属于l、保密口，在年解密后适用本授权书。2、不保密∥(请在以上相应方框内打“√”)作者签名：杏1晕辱一日期：矽·J年刁月j日聊签名：．2、l蝴日期：矽1年乡月f日剀近硕士学位论文摘要二氧化钛(Ti02)因其廉价、无毒无害、高效率、低成本、化学惰性和耐光腐蚀等优异性能，是目前最具有潜在应用价值的光催化剂。然而，它的禁带宽度较宽仅吸收到达地球表面太阳光5％的紫外光，同时Ti02还存在光生电子一空穴

5、对高的复合率和对有机物吸附较差等缺点。目前报道用来解决上述问题主要有以下途径：离子掺杂或者贵金属沉积来提高光催化作用中光生载流子的分离和传输；半导体复合来提高系统的电荷分离及扩展Ti02光谱响应范围；表面疏水改性如表面分子印记提高Ti02对有机物的吸附能力。阳极氧化法制备的Ti02纳米管(Ti02NT)阵列具有比表面积大、管径可调、物理结构规整、化学性质稳定、回收方便、可多次循环利用等优点，引起了更为广泛的关注。本论文，我们采用：(1)三元体系I—III—V12族的CulnS2半导体修饰的Ti02NT(CulnS2．Ti02NT)，拓宽了Ti02NT在可见光区的吸收范围；(2)分

6、子印迹法对Ti02NT进行疏水改性，提高了Ti02NT对目标污染物9一葸甲酸(9-AnCOOH)吸附能力的同时增强了其光催化活性；(3)通过原位电沉积与光还原技术，在Ti02NT表面制备大面积、均匀、连续、透明、高质量的石墨烯薄膜。具体研究内容如下：(1)CulnS2．Ti02NT的制备、表征和光催化性能研究：通过脉冲电压电沉积方法将CulnS2纳米粒子修饰到Ti02NT表面上。光电性能测试结果表明：与未修饰Ti02纳米管相比，CulnS2一Ti02NT的光吸收能力明显增强；零电流电压由未修饰时的一0．62V负移至一0．79V，降低了光生电子．空穴对的复合率；300个循环条件下的

7、CulnS2．Ti02NT光电流最高，光致发光强度最低，显示了极好的电子．空穴对的分离效果。160分钟后，CulnS2．Ti02NT可以完全去除2，4一D。(2)表面分子印迹改性Ti02NT的制备、表征、吸附性能和光催化性能研究：采用溶胶．凝胶法在Ti02NT表面构筑一层9．AnCOOH印迹薄膜层(MIF)。通过对比，分子印迹薄膜改性的Ti02NT(MIF—Ti02NT)表现出对目标污染物更好的吸附能力和更高的光催化降解效率。40分钟后，薄MIF．Ti02NT完全可去除9．AnCOOH。(3)石墨烯／Ti02NT复合物的制备、表征和光催化性能研究：由于电化学还原和光催化还原氧化石

8、墨具有容易操作、成本低、环境友好等优点。本工作采用电化学还原和光还原共同作用，在Ti02NT表面原位沉积还原的氧化石墨烯薄膜。研究结果表明：复合物显示了高的电荷分离和传输性质，扩展了光谱吸收范围和强度的同时也提高了对9-AnCOOH的吸附能力。因此，相比于纯的Ti02NT，复合物显示了极好的光催化活性。沉积26圈的Ti02NT(O．24mg／L)吸附能力是未一㈠¨功能化Ti02纳米管的制备及光倦化应用研究修饰的Ti02NT(0．04mg／L)的6倍，其去除效率(100％)也是纯的