文档介绍：湘潭大学
硕士学位论文
Cu<'2+>/TiO<,2>光催化剂的制备及其降解甲基橙的性能研究
姓名:张胜利
申请学位级别:硕士
专业:分析化学
指导教师:陈小明
20040501
~,粒子分散性较好,呈球形,摘要同时运用热重/差热彬射线衍射、透射电瓜光催化剂的晶型、粒子形貌、比表面积进行了表征。/镜⒈缺砻嫖、红外等多种测试手段对的比表面积,分别为痝和危痝。竺罕だ莸北ば┬捅陀憧鸦楸だ锒姿芩勘谇等近年来发展起来的光催化技术可利用太阳光能对水和空气中的多种污染物进行降解,这符合可持续发展的长远需要,具有诱人光催化活性高、无毒、价廉、稳定性好而引起人们的广泛关注。目前,对光催化剂的研究主要用于杀菌消毒、污水处理、净化空气以及贵重金属的回收等方面。但是的带隙较宽.,能利用的太阳能仅占太阳能总量的大约ァNA颂岣遪光催化剂的活性,混晶效应和过渡金属离子掺杂是两种重要的手段。本文以钛酸四正丁酯T希捎没亓魍阉统射两种方法合成了掺铜离子的混晶型纳米粒子。和治龅慕峁砻魑淳呶麓淼腃痭粉体是锐钛矿和板钛矿的混和晶型。从掌纯矗街址椒ㄋ铣傻哪擅拙粒度分布均匀。舛ń峁得髁街址椒ㄋ票傅姆厶宥加薪洗在不同的反应条件下,以甲基橙水溶液作为模拟污染物,对/的光催化性能进行了研究。结果表明值、浓度、光照条件、用量、西晶型、掺杂金属离子等对光催化活性都有影响。实验中观察到太阳光照射下甲基橙的光催化降解率远远高于以高压汞灯为光源的情况;在太阳光强度更强时,内甲基橙高了太阳光的利用率。值对光催化降解过程的影响比较复杂,关键在于溶液的值直接影响了催化剂表面所带电荷的性质,污范围内,不论在何种光源照射下,甲基橙均能得到较高的降解率。地墨的发展前景。与众多半导体光催化剂相比,二氧化钛因其粒的粒径分别为~的光催化降解率可高达%。这大大扩展了可见光的响应范围,提染物的存在形态以及在催化剂表面的吸附行为。在值为的
外,本文对混晶效应和过渡金属离子掺杂的影响也作了较详细的探讨,提出了两个值得进一步深究的问题:板钛矿型的光催化活目前利用对改性的研究报道较少。本文通过引入,一方面解决了甲基橙在催化剂表面的强吸附,释放了活性位;性以及的掺杂。最后,在查阅资料的基础上结合实验结果,提出了两种不同的光催化降解机理:紫外光照射下参与的短路循环加速了光生电子和空穴的复合,降低了光催化剂的活性:可见光照射下起着电荷传递中继站的作用,促进了注入电子向的转移,提高了光催化剂的活性。关键词:光催化剂/制备甲基橙另一方面作为比更强的电子捕获剂提高了光催化剂的活性。此
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引言和板钛矿型积燃F浣峁固匦约韑【。由于八面体在晶体中的的晶体结构闒和发现受辐射的表面能发生水的持续氧化还原以来,以其为代表的光催化材料得到了广泛的研究。和都具有较好的活性,但在光照下不稳定,以至在光氧化与光腐蚀性的竞争中,光腐蚀性占据了优势。而且在水中存在较大的毒性尤不适用。相对而言,光化学性质稳定,无毒,价廉,催化活性高,是目前国内外研究的一个热结晶方位和连接方式各不同,故三种晶体的对称程度和结晶形貌也的空隙,配位数为趵胱釉蛭挥谝灶牙胱游=嵌ニ槌傻钠自一、的结构常压下,腥志停航鸷焓耦芽笮不同‘。金红石型中氧离子作六方最紧密堆积,钛离子位于八面体点。湘潭大学化学学院硕士论文
面三角形的中心,配位数为T赱方向,每个阻】八面体有两与另外四个堪嗣嫣逡怨怖庀嗔樱桓龆ソ侵赶駽轴,八面条棱与其上下相邻的两个叫】八面体共用,从而形成沿岱较种晶型呈现不同的晶胞形状。正是这些结构上的差异导致了三种晶延伸的比较稳定的:嫣辶矗醇湓蛞浴綯八面体共用顶角相连接。锐钛矿型中氧离子作立方最紧密堆积,每个八面体体中的四个面与晶体四方锥平行。对板钛矿型,八面体在晶体中是生长速度与配位多面体在晶体界面上的显露有关【:即在界面上显露配位多面体顶点的方向生长速度快,棱次之,面最慢。故上述三型有不同的质量密度和电子能带结构】,从而影响其光上述三种晶型问转化关系报道较多。不少研究都表明相稳定性与粒径大小有关。常温下,大晶型的金红石相对于大晶型的锐钛矿和板钛矿而言是热力学稳定相。但是当粒径小于某一临界值时,锐钛矿和板钛矿变得异常稳定。文献】的研究结果表明当粒径当时,最稳定。从这个角度出发对文献【,与晶轴、市苯弧8菖湮欢嗝嫣迳は靶苑ㄔ颍催化活性。保珹钗榷ǎ坏眑时,甌钗榷ǎ湘潭大学化学学院硕士论文引言篋甀篒
’鬕舳/值时存在如下酸碱平铡浚.№噩,因此在半导体表面形成氧化还原体系,大多数有机物转化的