文档介绍：河北大学
硕士学位论文
纳米复合TiO2-WO3介孔材料的合成及其光催化性能的研究
姓名:张阳
申请学位级别:硕士
专业:无机化学
指导教师:丁士文
2011-05
摘要
摘要
介孔材料有很多独特的性质,自美国Mobil 公司科研人员首次报导合成了 M41 系列
介孔材料以来,介孔材料就以其孔径小、比表面积大等特点在吸附、催化等诸多领域展
现出了巨大的应用价值,迅速引起了国际材料科学界及其相关领域的极大关注。TiO2
是一种重要的半导体光催化材料。针对光催化反应,介孔TiO2 具有大的比表面积能有利
于有机物吸附,并加快反应的进行,介孔TiO2 特有的孔道结构也利于反应物和产物的扩
散,对催化活性的提高起到积极的作用。纳米 TiO2 的禁带宽度为 ,属于宽禁带材
料,只能被波长较短的紫外光激发,而太阳光谱中的紫外光部分大约仅占 5%,导致太
阳光进行光催化分解的效率会比较低,实际应用中利用价值不高。因此研究人员做了很
多工作对 TiO2 进行掺杂改性,以提高其光催化性能。
在参考了国内外介孔材料以及掺杂研究领域的最新进展后,将合成具有介孔结构的
钨掺杂二氧化钛作为本论文的研究内容。本论文研究了焙烧温度,焙烧时间,掺杂比例
等合成条件对钨掺杂介孔二氧化钛的影响,并进行了光催化实验,探讨光催化性能。根
据研究的内容将本论文分为两个部分:
TiO2 材料的合成、表征及光催化实验。本文以 TiCl4 为原料,以十二烷基硫
酸钠(SDS)为模板剂,采用水热法制备出形貌结构规则的介孔TiO2 材料。TG-DTA、XRD、
TEM、SEM 分析证明,样品中模板剂的最佳去除温度为 450℃;样品的 N2 吸附-脱附等温
曲线形状为 LangmuirⅣ型,是典型的介孔结构吸附脱附等温线;XRD 分析证明,随着温
度的升高,晶型从锐钛矿相向金红石相转变;TEM 形貌观察,样品为均匀分散的球形颗
粒,粒径为 10-20nm 左右,颗粒之间排列出无序孔道;光催化实验发现,介孔 TiO2 的光
催化性能比纳米 TiO2 粉末大大提高,在太阳光下照射 40min 后,此介孔 TiO2 材料对酸
性红 3R 染料溶液的降解率可达到 95%以上。
TiO2-WO3 纳米复合材料的合成及其光催化性能研究。以 TiCl4 和 NaWO4•2H2O
为原料,以十二烷基硫酸钠(SDS)为模板剂,采用水热法,制备了介孔 TiO2-WO3 纳米
复合材料。同时发现 W 元素加入量对于复合粉体的光催化性能有很大影响。TEM 图可以
看到,样品粒子基本为球形,约为 20nm。光催化实验发现 W 的掺杂量为 2%时光催化效
果最好。

关键词二氧化钛介孔材料水热法掺杂
  I
Abstract
Abstract
Mesoporous materials have many unique the Mobil
reported the M41 series of mesoporous materials, mesoporous materials have quickly caused
great concern from the international materials science and related areas. Because it shows the
great value in adsorption, catalysis and many other fields as its small pore size and big
surface is an important semiconductor photocatalytic the
photocatalytic reaction, mesoporous TiO2 with a large surface area can be conducive to
organic adsorption,and it can accelerate the reaction. Mesoporous TiO2 has unique pore
structure to benefit the spread of the reactants and products, and it has a positive effect for
improving the catalytic activity .TiO2 are wide band gap mate