纳米TiO2光催化材料制备与特性研究

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1、分类号：TQ032密级：公开UDC：编号：201321903006河北工业大学硕士学位论文纳米TiO2光催化材料制备与特性研究论文作者：侯庆忠学生类别：全日制学科门类：工学学科专业：微电子学与固体电子学指导教师：潘国峰职称：教授DissertationSubmittedtoHebeiUniversityofTechnologyforTheMasterDegreeofMicroelectronicsandSolidStateElectronicsPREPARATIONANDPHOTOCATALYTICPERFORMANCERESEARCHOFNANO-TIO2

2、byHouQingzhongSupervisor:ProfessorPanGuofengMarch2016原创性声明本人郑重声明：所呈交的学位论文，是本人在导师指导下，进行研究工作所取得的成果。除文中已经注明引用的内容外，本学位论文不包含任何他人或集体已经发表的作品内容，也不包含本人为获得其他学位而使用过的材料。对本论文所涉及的研究工作做出贡献的其他个人或集体，均已在文中以明确方式标明。本学位论文原创性声明的法律责任由本人承担。学位论文作者签名：日期：关于学位论文版权使用授权的说明本人完全了解河北工业大学关于收集、保存、使用学位论文的以下规定：学校有权采用影

3、印、缩印、扫描、数字化或其它手段保存论文；学校有权提供本学位论文全文或者部分内容的阅览服务；学校有权将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索、交流；学校有权向国家有关部门或者机构送交论文的复印件和电子版。（保密的学位论文在解密后适用本授权说明）学位论文作者签名：日期：导师签名：日期：摘要环境污染和破坏以及清洁自然能源的缺乏是目前全球范围内面临的最严重的问题。全球人口的增加和工业增长又在加速能源消耗，但工业排放的有害气体和污水却有增无减。因此，研发出一种生态和谐、干净安全、稳定高效的化学技术是当前科技工作者面临的重大挑战。光催化技术因其能有效利用自然界

4、丰富的太阳能，成为解决目前能源危机和环境污染的新技术。TiO2因稳定性好、无毒性等优点逐渐成为最有潜力的光催化材料。但纯TiO2的光催化效率低、可见光利用率低以及电子-空穴复合率过高等缺陷限制其进一步使用。本文采用溶胶-凝胶法以钛酸丁酯的水解反应制备出Ti(OH)4胶体，通过干燥、退火后，得到了Ag掺杂的纳米TiO2光催化材料。通过单因素分析，研究了掺杂量、退火温度、退火时间对Ag-TiO2光催化特性的影响，得到制备Ag-TiO2的最佳工艺条件。以Ag-TiO2最佳工艺条件为研究对象，添加模板剂十六烷基三甲基溴化铵（CTAB）制备出Ag/CTAB-TiO2光

5、催化材料。通过XRD、SEM、TEM、XPS、UV-vis、N2吸附-脱附、电化学等手段对制备的TiO2样品的晶体结构、表面形貌、材料组成、光谱吸收、比表面积等进行了表征和分析，并使用光催化测试系统测试样品的光催化特性及稳定性。结果表明：1：制备Ag/CTAB-TiO2样品最佳工艺条件为：5at%的AgNO3作为掺杂剂和1at%的CTAB作为模板剂，在500℃下退火3h。该样品同等条件下降解效率是纯TiO2的4倍以上。2：Ag/CTAB-TiO2样品为锐钛矿相，晶粒大小为10.9nm；掺杂剂Ag在产物中以0)的形式存在；相比于纯TiO单质(Ag2的吸收光谱，

6、Ag/CTAB-TiO2的光吸收范围从紫外拓展到可见光区，增加了光子利用率；电化学测试显示Ag/CTAB-TiO2的光电流明显高于Ag-TiO2和纯TiO2；Ag/CTAB-TiO2的比表面积是Ag-TiO2的两倍以上，孔容、孔径也都不同程度增大；模板剂CTAB的加入改变了复合材料的表面形貌，减少了团聚效应，使得样品表面疏松多孔，更有利于对污染物的吸附。3：Ag/CTAB-TiO2材料经重复地回收使用，仍能达到85%以上的降解率，显示了该复合材料具有很好稳定性。关键字：溶胶-凝胶法纳米TiO2Ag掺杂光催化IABSTRACTEnvironmentalpoll

7、utionanddestructionaswellasthelackofsufficientcleanandnaturalenergyresourcesaresomeofthemostseriousproblemspresentlyfacedonaglobalscale.Theincreaseinworldpopulationandtherampantunregulatedindustrialgrowthhaveallledtoacceleratedenergyconsumption,whiletheunabatedreleaseoftoxicagentsa

8、ndindustrialwasteintotheai