文档介绍：分类号学号 M201073149
学校代码 10487 密级

硕士学位论文

Ni 掺杂 TiO2 薄膜电极的光电性能及其
对抗生素的降解研究

学位申请人: 王小红
学科专业: 环境工程
指导老师: 濮文虹副教授
答辩日期: 2 0 1 2 年 5 月 26 日

1
A Thesis Submitted in Fulfillment of the Requirements
for the Degree of Master of Engineering

Photoelectrochemical Activity of Nickel doped
TiO2 film for Photoelectrocatalytic
Degradation of Selected Antibiotics

Candidate : Wang Xiaohong
Major : Environmental Engineering
Supervisor: Associate Prof. Pu Wenhong

Huazhong University of Science & Technology
Wuhan,Hubei 430074,
May, 2012

2
独创性声明

本人声明所呈交的学位论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得的研
究成果。尽我所知,除文中已经标明引用的内容外,本论文不包含任何其他个人或
集体已经发表或撰写过的研究成果。对本文的研究做出贡献的个人和集体,均已在
文中以明确方式标明。本人完全意识到,本声明的法律结果由本人承担。

学位论文作者签名:
日期: 年月日

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,即:学校有权
保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版,允许论文被查阅和借
阅。本人授权华中科技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。

保密□,在_____年解密后适用本授权书。
本论文属于
不保密□。
(请在以上方框内打―√‖)

学位论文作者签名: 指导教师签名:
日期: 年月日日期: 年月日

3
华中科技大学硕士学位论文
摘要
本文采用液相沉积法在 Ti 及 ITO 基底上采用不同掺杂方法制备了不同浓度
(.%~%wt.%) Ni 掺杂 TiO2 薄膜,并通过光电流响应(CV)、交流阻抗(EIS)、
肖特基曲线(MS)、场发射扫描电子显微镜(FESEM)、X-射线衍射(XRD)等现代物理
化学手段表征了薄膜的结构形貌和电化学性能,并考察了不同基底不同 Ni 掺杂方法
及浓度对 Ni-TiO2 薄膜电极电化学性能的影响。结果表明:Ni-TiO2 薄膜与基底结合
牢固,分布均匀;所制备样品主要为锐钛矿晶型;Ni 离子掺杂极大地提高了 TiO2 薄
膜电极的电催化和光电催化性能;相比 ITO 基底,Ti 基底膜电极表现了更好的电化
学性能;Ni 离子采用一次沉积的掺杂方法更佳,最佳掺杂浓度为 .%。
在论文的第二部分和第三部分中,分别以磺胺甲恶唑(SMZ)和环丙沙星(CF)
为目标物,研究了 .% Ni-TiO2 薄膜电极对这两种抗生素的光电催化降解特性。
实验结果表明,薄膜电极对 SMZ、CF 的光电催化降解率高于光催化降解率和电化学
降解率之和,表现出一定的光电协同作用,且光电催化降解过程符合一级反应动力
学模型。并对污染物初始浓度、外加阳极偏压、溶液 pH 值、支持电解质浓度、溶解
氧等影响因素进行了优化。在最优化条件下,1 小时内 SMZ 和 CF 光电催化降解率
都达到了 75%以上,COD 去除率达到 55%以上。同时对两种污染物光电催化降解的
机理进行了初步探讨:首先,在紫外光和羟基自由基的共同作用下,SMZ 和 CF 羟
基化,SMZ 苯环和异恶唑环断裂,CF 哌嗪环和苯环断裂,产生芳香烃中间产物。随
着反应的进行,中间产物被·OH 进一步氧化生成一些小分子酸,最终被矿化为 CO2、
+ - 2-
H2O 和 NH4 、NO3 、SO4 等无机离子。

关键词:液相沉积;Ni-