陈辉[1]2015年在《稻壳多孔遗态结构的修饰及其光催化性能》文中研究表明多级孔或多维度半导体光催化剂因其具有不同等级尺度的孔道结构、可控的电子传输性质、高的比表面积和孔体积等优点在汽车尾气净化、有机废水降解等相关领域有着广阔的应用前景，其微观结构及形貌直接影响材料物理化学性质和催化效率，为此半导体光催化剂材料结构的设计和微观形貌的控制成为改善其性能的有效途径。自然界经过亿万年的不断进化，其生物具有多层次、多维和多级孔的精细化结构，利用自然生物遗态结构的优势和半导体光催化剂良好的光催化性能，通过物理化学处理得到的既保持自然界生物自身结构，又具有人为赋予的特性的新型结构、功能以及廉价、稳定、高效的半导体光催化剂，已成为半导体光催化领域研究趋势之一。稻壳作为一种资源丰富的农业副产品，其主要成分是二氧化硅和有机质，经处理后其遗态材料是一种具有多层次、多级孔的精细结构二氧化硅，为进一步制备出具有新型特性的材料提供了有利途径。然而，这种精细化的多级孔结构在外界条件如酸处理、高温等作用下会遭到破坏，而无法发挥其特性。目前稻壳的研究和应用主要集中在对其含有的矿物成分的开发和利用之上，而未能充分发挥其本征的精细化孔结构。为此，本论文首先对稻壳遗态结构在外界条件下的演变规律进行了研究，在此基础上研究了其遗态结构的保护方法和途径；其次，利用物理、化学合成技术对稻壳的遗态结构进行精细化修饰，合成出具有一维修饰叁维的多维度复合多级孔结构复合材料，对其合成机理、孔隙结构、微观结构进行较为系统的分析和研究，并以其为模板制备出具有多维度复合多级孔结构的半导体光催化剂，对其光催化性能进行表征，探讨其结构和性能的关系，为充分利用稻壳的遗态结构和构筑多维度多级孔半导体光催化剂提供了有效途径和理论基础。本论文的主要研究工作及结果如下：(1)研究稻壳在酸处理和高温处理条件下遗态结构的演变规律，并利用氧化物溶胶浸渍稻壳，对其遗态结构进行了保护。经浓度大于1wt.%的盐酸处理或高于1000℃高温处理3h后，稻壳的多孔遗态结构会变得疏松，最终多孔遗态结构坍塌破坏；二氧化钛和氧化锆溶胶处理后，经1400℃高温处理，稻壳的多孔遗态结构可以得到较好的保留。(2)以稻壳为遗态模板，采用浸渍法，同时引入Zn2+和二氧化钛，锌氮共掺杂TiO2/SiO2复合材料，对其微观结构和光催化性能进行了研究。结果表明，制备的复合材料具备了稻壳所具有的遗态结构，二氧化钛以纳米颗粒的形式覆着在其孔壁上，该材料在可见光下具有良好的光催化性能，在可见光作用下80min后即可将40μMRhB光催化降解98%（催化剂使用量1g/L）。其主要原因一方面是多级孔结构提供了较大的比表面积，另一方面，氯化锌的引入，可以活化稻壳中的碳质成分，增加试样的比表面积，并且可以对二氧化钛进行有效掺杂，与此同时，稻壳中含量丰富的N元素可以对遗态TiO2自掺氮。(3)以稻壳为遗态模板，氯化锌溶液为浸渍剂，通过两步热处理，制备了ZnO/SiO2多级孔多维度复合光催化材料，研究了合成工艺、微观结构及其光催化性能，分析了材料的生长机理。结果表明，氯化锌浸渍稻壳，氮气气氛下300℃、400℃和500℃处理3h后于空气中450℃和550℃处理3h，在稻壳遗态材料表面和孔隙中可以生成正六边形或尖顶状，直径400-2500nm，长度3-5μm的氧化锌亚微米柱。材料比表面积约6-14m2g-1。处理浓度和处理温度对氧化锌亚微米柱数量和形貌有较大影响。该材料在紫外光下具有一定的光催化性能，120min后可将10μMRhB光催化降解90%（催化剂使用量1g/L）。(4)以稻壳为模板和主要原料，采用浸渍法引入过渡金属催化剂前驱体(R-Ni)，通过热处理原位催化稻壳有机组分热解碳形成一维碳材料，从而制备出一维碳纳米结构修饰的多级孔材料（RHx-y），并以制备得到的一维碳纳米结构修饰的多级孔材料为载体负载TiO2（TiO2/RHx-y），对其微观结构和催化性能进行了研究。结果表明，热处理温度为1200℃时，大量碳纳米管在稻壳遗态结构中生成，当处理温度达到1300℃时，大量SiC和Si2N2O纳米线在稻壳遗态结构中生成，形成的一维修饰叁维的多维度复合多级孔结构复合材料的比表面积为36-90m2g-1，为稻壳灰的5-10倍。所制备得到的光催化剂TiO2/RHx-y紫外光作用下在80-100min即可将10μMRhB完全除去，而同样条件下二氧化钛将RhB降解80%需要140min。(5)以稻壳为基体，氯化锌为浸渍剂和生长模板，氮气气氛中热处理，在稻壳遗态结构孔隙和表面原位生长二氧化硅纳米结构，制备了一维SiO2微纳米结构修饰叁维多级孔SiO2@C的多级孔多维度复合材料。结果表明，经1200℃处理，在稻壳遗态结构中有大量呈现珊瑚状、纺锤状或含纳米孔的扇形微米片状的一维SiO2生成，所制备的多级孔多维度复合材料比表面积可达826-1025m2g-1。(6)以一维SiO2微纳米结构修饰叁维多级孔SiO2的多级孔多维度复合材料(CS-RH)为吸附剂，模拟废水处理，并探讨了吸附机理，同时以其为载体负载TiO2,对其微观结构和催化性能进行了研究。结果表明，在罗丹明B(RhB)的初始浓度为280mg/L时，CS-RH的最大吸附量达到248mg/g。CS-RH对RhB的吸附符合准二级动力学模型、Langmuir等温线。热力学分析表明，CS-RH对RhB的吸附均是自发进行的，为吸热过程，升高温度对吸附有利，吸附过程是一个熵增加的过程，随着吸附的进行，液固界面的混乱度增加。吸附表观活化能Ea=45450J/mol。所制备的多维度多级孔二氧化钛(xTiO2/CS-RH-y)光催化效果较优，反应速率较大，分别为0.02521min-1和0.02456min-1，为纯二氧化钛的16.5-17.0倍，显示出二氧化钛与多维度多级孔载体之间有较好的协同作用。光催化降解反应为一级反应，相关系数高于0.99。高比表面积和孔容积促进RhB的吸附，多级孔结构有效提高光的吸收，反射和传播，一维结构促进光生空穴向材料表面移动，优异的多维多级孔结构大大提高了复合光催化材料的光催化效率。
郭俊刚[2]2008年在《可见光响应金属/非金属共掺杂纳米TiO_2制备及应用研究》文中研究说明纳米TiO_2(nano-TiO_2)在光催化领域已经显示出广阔的应用前景,有选择性的进行掺杂已被证明是一种提高其光催化活性的极其有效的方法。将光催化剂固定化既可以解决催化剂回收难问题,还可以克服悬浮相催化剂稳定性差和容易中毒的缺点。采用传统的固定方法,量子效率往往降低,因而推广应用受到限制;最新的固定化的方法趋向于选择一些具有特殊性能的载体,利用这些载体的大比表面积,强吸附性能,使被降解物与催化剂接触机率增加,从而实现在同一反应器内,吸附和催化的有机结合,大大提高催化剂光降解效果,因此是非常有发展前途的新型光催化材料。本文旨在开展对二氧化钛金属、非金属离子掺杂改性条件、光催化降解有机物动力学及AC负载技术的研究,探索其最佳制备工艺条件,以期进一步充实光催化剂修饰改性技术、负载及有机污水治理方面的研究。采用金属离子(Fe)和非金属离子(S)对纳米TiO_2进行修饰改性,制得了金属、非金属以及金属/非金属共掺杂的纳米TiO_2。利用XPS、TEM、XRD、SEM、FTIR等手段对纳米TiO_2进行了结构表征。以次甲基蓝溶液模拟有机废水,以掺杂改性的纳米TiO_2作为光催化剂研究了纳米TiO_2光催化活性。结果表明:以体积比为TiCl4:H2O =1:3的TiCl4水溶液,利用浓氨水沉淀制得的TiO_2前驱体,在400℃煅烧2h可制得比较纯净的锐钛矿晶型纳米TiO_2颗粒,其平均粒径在10～30nm。掺杂元素、掺杂方法和掺杂量对改性纳米TiO_2的晶粒度、晶型及光催化活性都有较大影响,而且每种掺杂离子都存在一个最佳浓度值,掺杂浓度太高或太低都不利于纳米TiO_2的催化性能。对于可见光下次甲基蓝的光催化降解,共掺杂纳米晶的催化活性均高于单一掺杂的TiO_2纳米粉体,共掺杂元素间起到了良好的协同作用,促进了光催化活性的提高。最佳的掺杂比例分别为:S:Ti=1:1、Fe:Ti=0.0005:1、S:Fe:Ti=1:0.0005:1。用AC负载TiO_2,TiO_2颗粒均匀吸附在它的表面中,颗粒粒径小,不易脱落;AC强度较高,不易粉化,用它作TiO_2的载体,不会造成二次污染,有效解决了催化剂难于回收的困难。次甲基蓝溶液初始浓度在2～7mg/L的范围内,其光催化降解反应遵循表观一级反应动力学规律。反应的表观速率常数随着溶液初始浓度的增大而减小。
曲长红[3]2007年在《不同结构纳米二氧化钛的制备及其物性研究》文中研究表明二氧化钛是一种典型的n型半导体材料,纳米TiO_2具有良好的耐候性、耐腐蚀性、较高的化学稳定性,热稳定性,在功能陶瓷、半导体、传感材料、光电转换材料、催化材料、非线性光学材料中有广泛的应用。纳米二氧化钛也是当前最有应用潜力的一种光催化剂。其主要特点是:光照后不发生光腐蚀,耐酸碱性好,化学性质稳定,对生物无毒性。正是基于这些优点,使其在20世纪末发展起来并日益受到重视的污染治理新技术中发挥着重要的作用。本文研究了不同结构TiO_2纳米颗粒的制备方法,对制备出的粉体进行了XRD、TEM、Raman、UV-vis等分析。采用溶胶-凝胶法制备了锐钛矿型TiO_2,采用水热法制备了单一板钛矿型TiO_2,在常压室温条件下通过沉淀-胶溶法在液相中反应直接制得金红石型TiO_2,对物性进行了表征。重点考查了不同结构纳米TiO_2的光学特性及光催化特性。
李良海[4]2012年在《协N双掺杂纳米TiO_2缺陷控制研究》文中研究说明晶体材料的电、磁、声、光、热和力学性能,都具有结构敏感性。制备方法和晶体的缺陷都能够影响晶体的结构。纳米TiO2制备的合成方法仍然采用的是传统的气相或液相为主的制备方法,难以在此基础上取得突破；在应用领域,一是由于二氧化钛的禁带较宽(Eg=3.2eV),只能响应波长在387.5nrn以下的紫外光(约占太阳能8%),而太阳光谱中占绝大多数的可见光(能量约占45%)则未能被有效利用；二是纳米Ti02的光生电子和空穴容易复合,导致光量子效率很低。针对以上的问题,本文构建了气-液(L-g)反应界面,即水分子以气相状态与液相钛酸丁酯发生气液水解反应,通过控制水分子的搭载量来控制微区域胶核的形核浓度,从而减少聚集。该方法既有气相法高分散的优点,也有液相的易收集和可控性强的优点。提出了气相输运法制备了不同的元素掺杂和不同形貌的纳米TiO2,研究了制备过程中各因素的影响作用和不同形貌的TiO2成型机理。通过光电子能谱(XPS)、X射线衍射(XRD)、电子顺磁共振(ESR)、荧光(PL)对样品缺陷进行了表征,在此基础上考察了纳米粉体的光催化及热催化性能,实现了对复合缺陷影响晶体材料性能的评估。主要研究工作及成果如下：(1)设计正交试验研究了各因素对实验的影响,得到在常温的20℃、鼓气速率为200L/h和搅拌速率为350r·m-1作为最佳的反应条件进行反应；研究了团聚控制机理和本实验对团聚的控制。(2)用旋转气相输运法制备了棒状C、N共掺杂的TiO2,XRD和SEM测试结果表明样品为纳米棒,纳米棒为晶粒在一维方向上的堆积而成,棒的直径为50nm左右；XPS和ESR测试结果表明C和N进入了TiO2晶格,掺杂增加了TiO2晶体的缺陷浓度；光催化测试结果显示掺杂的棒状纳米氧化钛的光催化效率增加。(3)用气相输运法制备了C、N共掺杂的TiO2,XRD和TEM测试结果表明,样品的晶相完整、分散性好、粒径约在10-50nm；XPS测试结果表明C和N进入了TiO2晶格,掺杂增加了TiO2晶体的缺陷浓度；光催化和PL测试表明,掺杂增加了光催化活性,提高了光催化降解亚甲基蓝的效率,降低了荧光性能,样品在400℃煅烧条件下,可见光催化效果最好,可见光照射3h,能使亚甲基蓝的降解率达到95%;同时热催化AP的分解活性最高,能使AP的高温分解温度降低25℃。(4)用气相输运法制备前躯体经过研磨制得了N、Sn共掺杂的TiO2,XRD和SEM测试表明为纳米颗粒,且尺寸较小,分布比较均匀；XPS测试结果表明N和Sn进入了TiO2晶格；N、Sn的掺杂量为1%时在400℃下煅烧2h对亚甲基蓝的降解有最强可见光催化性能和对AP的热分解有较好的热催化性能；光催化和热催化活性具有很好的一致性,主要是由TiO2的晶相组成和掺杂引起的缺陷影响的结果。本文对纳米氧化钛的制备方法、棒状TiO2的成型机理、掺杂机理、缺陷的形成以及光催化机理都进行了讨论,为纳米材料的制备和性能的研究、形貌的控制等都提供了重要的参考。
庄惠芳[5]2007年在《二氧化钛纳米管阵列的制备、改性、表征及光催化性能的研究》文中研究表明半导体光催化技术在利用太阳能和解决环境污染方面具有广泛的应用前景。在众多的氧化物半导体光催化材料中,TiO_2可表现出在光照下的强氧化性、无毒和长期稳定性等在净化环境方面的诱人特性。但是,TiO_2光催化材料的光生电子-空穴对复合几率较高、锐钛矿型TiO_2对太阳光的利用率低等技术问题又严重阻碍TiO_2光催化材料的工业化应用。近十几年来,世界各国的科技工作者一直在努力探索多种制备方法和改性技术,以期提高TiO_2光催化效率和对太阳光的利用率。本工作侧重发展电化学阳极氧化技术,在钛金属基体表面制备一层具有特殊纳米结构的TiO_2纳米管阵列膜。利用SEM、XRD、Raman、UV-Vis漫反射谱、EIS和光电流谱等表征方法系统地研究了电化学阳极电压、氧化时间、溶液搅拌和电解液组成等制备参数对纳米管膜层表面形貌和组成成分的影响,并对其光电性能及在光催化领域的可能应用进行探讨。通过TiO_2纳米管阵列膜对甲基橙水溶液的光催化降解,详细研究TiO_2纳米管阵列膜的晶型、几何结构与其光催化活性的关系;并采用湿法掺杂对TiO_2纳米管阵列膜进行改性,有效地提高其光催化性能,为高活性的TiO_2纳米管阵列膜的实际应用提供理论依据和实验支撑。主要的研究进展及成果如下:1.发展了含有丙叁醇的新型含氟电解液体系,使得阳极氧化的电压范围拓宽为5～33V,制得的TiO_2纳米管阵列膜层厚度可达微米级,纳米管的管径大小在20～150nm之间。发现阳极电压、氧化时间和电解液体系中丙叁醇的含量与纳米管阵列的形成和几何构型之间的关系,并探讨和分析各个因素影响纳米管阵列生长的机制。通过调节制备参数可实现对TiO_2纳米管阵列尺度和形貌的可控制备。2.研究了TiO_2纳米管阵列膜的光电性质,发现纳米管阵列膜光催化降解水溶液中甲基橙的光电化学反应只有一个速率控制步骤,即电荷传递过程;且TiO_2纳米管阵列膜的光电响应明显优于溶胶-凝胶法制备的TiO_2纳米颗粒膜,并随膜层增厚,光电流值增大,这表明TiO_2纳米管阵列膜具有更加优异的光催化性能。3.以甲基橙为模拟污染物,研究了具有高比表面积的TiO_2纳米管阵列膜的光催化性能。发现TiO_2纳米管的特殊阵列结构使其具有优异的光催化性能,能迅速破坏甲基橙有机大分子结构,并完全降解为无机小分子,且其光催化效率明显高于用溶胶-凝胶法制备的TiO_2纳米颗粒膜。侧重考察纳米管阵列的几何构型和热处理温度对其光催化降解性能的影响,结果表明,经500℃热处理,厚度为2.5μm的TiO_2纳米管阵列膜具有较高的光催化活性。4.采用NH_3·H_2O直接浸渍方法,成功实现TiO_2纳米管阵列膜的氮掺杂。通过氮元素进入TiO_2晶格,获得的TiO_(2-x)N_x纳米管阵列膜具有良好的可见光响应,光催化降解甲基橙的性能优于纯TiO_2纳米管阵列膜。5.首次采用脉冲电流沉积法结合阳极氧化法制备银掺杂TiO_2纳米管阵列膜,实现银纳米粒子在TiO_2纳米管阵列膜内的高度分散负载,有效减少了光生电子-空穴对的复合几率,进而提高TiO_2纳米管阵列膜的光电响应。
顾凯[6]2007年在《自洁性人造板贴面材料的研究》文中研究说明环境和能源是21世纪人类面临的两个重大问题,光催化氧化技术以在室温下可以直接利用太阳能作为光源来驱动催化反应的特点,而成为一种理想的环境污染治理技术和洁净能源生产技术。本论文结合木材工业的生产实际,探索了叁种将二氧化钛光催化剂固定于人造板表面贴面材料上的方法,以制造具有自清洁功能的人造板材,并对按照这叁种工艺制造的贴面材料进行了混合体系、液相和气相光催化性能和受环境因素影响的研究。利用红外光谱、X射线衍射仪、研究二氧化钛和叁聚氰胺甲醛树脂混合体系,结果表明:在一定的比例下,二氧化钛的添加量对叁聚氰胺树脂胶没有产生大的影响;利用电子自旋共振、扫描电镜等仪器测试贴面材料表面的理化性能,结果表明:贴面材料具有较好的活性,同时强氧化性自由基对贴面材料表面产生一些破坏。按照叁种工艺(工艺一:混容法;工艺二:涂饰法;工艺叁:制膜法),以1%、3%、5%的二氧化钛添加量,制造具有光催化性能的自洁性贴面材料,通过降解甲基橙溶液和甲醛气体的研究,发现叁种工艺制造的贴面都具有良好的催化性能,当二氧化钛的添加量为3%时,工艺一和工艺二制造的贴面材料较工艺叁更具有实际应用的价值,此外,贴面材料的活性在较长时间内会降低。重点考察了室内环境因素(甲醛初始浓度、温度、湿度)对以工艺一制造的贴面材料降解甲醛效果的影响,研究结果表明:自洁性贴面材料遵循一级反应动力模型,光催化存在最优的温度,湿度反应条件,此外,贴面材料表现出了良好的稳定性。另外,对工艺、使用性能、市场推广等几个方面进行可行性分析,结果表明自洁性贴面具有较好的社会和经济效应。
郑雯丽[7]2012年在《介孔材料限阈组装的氧化钛复合材料制备及其催化加氢性能研究》文中提出氧化钛具有着廉价、无毒、稳定性好的优点且作载体时能与贵金属产生较强的金属-载体相互作用而获得了较好的催化加氢活性。但TiO2作为载体普遍存在着比表面积小、易流失和难以分离回收等缺点,因此寻找合适的载体用于负载TiO2的研究越来越引起人们的关注。很多的研究者都认为有序介孔材料的孔道限阈作用为反应体系中一些过渡态的形成提供了更多的空间影响因素以及限制了孔道内纳米粒子的生长。另外,鉴于目前人们对于绿色化学和绿色化工逐步给予了越来越多的重视,人们的环保意识逐渐增强。水作为一种绿色的、对环境友好的反应介质也逐渐地吸引了人们的目光。人们期待着能有更多的化学反应过程可以在水中进行,因此关于提高氧化钛材料的比表面积、水热稳定性及其重复使用性能的研究非常有意义。本论文中分别以有序介孔硅材料SBA-15(具有p6mm对称性)与KIT-6(具有Ia3d对称性)为基底,通过溶胶-凝胶法制备了纳米氧化钛复合材料TiO2@SBA-15和TiO2@KIT-6,再以这些有序介孔复合材料为载体通过浸渍法制备了担载量为5%的负载型铂催化剂Pt/TiO2@SBA-15与Pt/TiO2@KIT-6,并将其应用到醛、烯烃、酮、芳香族硝基化合物等不饱和化合物的催化加氢反应中。考察了各负载型铂催化剂的催化性能,并与传统的Pt/TiO2催化剂进行了比较,得到了以下主要结果：1.采用有序介孔硅材料(SBA-15)为基底,以钛酸丁酯为钛源,通过溶胶-凝胶法制备SBA-15限阈组装的纳米氧化钛复合材料(TiO2@SBA-15,简单记为xTS),再以TiO2@SBA-15复合材料为载体制备了负载型Pt催化剂Pt/TiO2@SBA-15(简记为Pt/xTS-W/E-T,x表示TS中氧化钛的重量百分比含量,W/E表示氯铂酸前体的不同分散介质,W代表了水溶液,E代表了乙醇溶液,T表示复合材料载体TS的不同焙烧温度)。采用了X-射线粉末衍射(XRD)、氮气吸附-脱附技术(N2adsorption/desorption)、紫外可见光谱(UV-vis)等手段对材料的孔结构及形貌等物理化学性质进行表征。结果证明：TiO2@SBA-15复合载体和负载型铂催化剂Pt/xTS-W/E-T均较好的保持了母体(SBA-15)二维六方的介孔孔道结构。当焙烧温度为673或773K时,Ti02的担载量提高到了15wt.%时仍然可在SBA-15的孔道中成高度分散形态。由于氧化钛的亲水性和SBA-15的相对疏水性,在SBA-15的孔道中引入了Ti02之后,TiO2@SBA-15纳米氧化钛复合材料具备了双亲性质。故可通过改变复合载体中氧化钛的含量以及铂前驱体氯铂酸溶液中分散介质的种类对铂催化剂Pt/xTS中铂粒子的大小进行调变。其中,用氯铂酸乙醇溶液浸渍氧化钛复合载体制备得到的Pt/15TS-E-773催化剂中Pt粒子平均粒径大小约为7nm。2.将所制得的铂催化剂应用到苯甲醛及其衍生物的催化加氢反应中,Pt/xTS催化剂对苯甲醛催化活性较好；其中,Pt/15TS-E-773催化剂对苯甲醛的催化活性高于传统的Pt/TiO2-E催化剂,前者的TOF可以达到6390h-1, Pt/TiO2-E催化剂的TOF为1673h-1。我们采用CO作为探针分子对两个催化剂中金属与载体之间的强相互作用进行了透射红外表征。结果证明了催化剂Pt/15TS-E-773和Pt/TiO2-E相比较铂粒子表面的结合状态不同。催化剂Pt/15TS-E-773上Pt粒子以Pt0形式存在,而催化剂Pt/TiO2-E中以略带正电荷的Ptδ+形式存在。催化剂中Pt0更有利于将Pt原子d轨道上电子反馈到反应物C=O中的2π*轨道上,较大程度上降低了C=O的键级,从而有利于反应物的活化；且氢气需要在Pt0表面上活化,当Pt粒子表面上带有正电荷太多时,反而会阻碍催化加氢反应的进行,因而Pt/15TS-E-773的催化活性要高于同样方法制备的Pt/TiO2-E催化剂。催化剂Pt/15TS-E-773在水溶剂中的催化加氢性能显着比传统的有机溶剂乙醇的催化性能要高很多,并且在水溶剂中循环使用次数达十次之多仍具有高的催化活性。催化剂Pt/15TS-E-773还能够催化芳香醛及其烯烃、酮、芳香族硝基化合物等其他不饱和化合物,并取得了高活性和高选择性。其中硝基苯在水溶剂中的氢化反应TOF达到10102h-1,所得结果高于文献中报道的在相似条件下的反应结果。3.为了进一步拓展纳米氧化钛复合材料的基底类型,本文还制备了有序介孔硅材料KIT-6限阈组装的TiO2复合材料(TiO2@KIT-6,简记作xTK)以及采用纳米氧化钛复合材料作载体浸渍制备了铂催化剂(Pt/xTK).在5TK、10TK和15TK中TiO2全部或者大部分以无定形态高度的分散在KIT-6的孔道内；并且可能由于氧化钛复合载体中高分散的TiO2与铂粒子产生了合适的相互作用,从而提高了Pt/5TK和Pt/10TK催化剂对苯甲醛和硝基苯加氢反应的催化活性。
刘博[8]2010年在《氧化钛纳米晶的溶剂热合成技术及其形貌控制的研究》文中研究表明二氧化钛半导体纳米材料在光催化、光电子、光电转化、传感器等方面存在潜在的应用价值,因此实现氧化钛半导体纳米材料形貌可控合成一直以来就是人们研究的热点。本文在总结氧化钛半导体纳米材料形貌控制研究的基础上,实验探索湿化学合成氧化钛半导体纳米晶的试验工艺,创新的提出了微乳液溶剂热合成纳米二氧化钛纳米晶的合成技术,实现了二元表面活性剂二氧化钛的形貌控制合成,同时进行Ⅱ-Ⅵ半导体纳米晶复合工艺的初步探索和多元复合Ⅱ-Ⅵ族半导体纳米晶合成制备的基础研究工作。在传统高级脂肪酸合成纳米晶技术的基础上,采用高温溶剂热技术,在240℃,270℃,300℃叁个不同反应温度下,在不同的反应时间内实现了纳米二氧化钛的合成与制备,结合透射电镜(TEM)傅立叶红外光谱(IR)和X射线衍射(XRD)技术,分析纳米二氧化钛形貌随宏观条件变化的规律,掌握了实现均一纳米二氧化钛形貌控制的方法,即控制低温下纳米晶的生长速度,充分延长反应时间,降低反应温度,并抑制二次成核,能够趋向获得均一棒状二氧化钛纳米晶;而控制反应温度越过低温成核区,实现高温一次成核或采用室温控制成核,高温限制其异相生长,并控制反应时间,能够趋向获得均一点状二氧化钛纳米晶。首次采用微乳液溶剂热的合成技术,成功解决了二氧化钛室温控制成核与高温限制其异相生长的难题。利用微乳液技术中形貌控制的优势和溶剂热中晶化较好的特点,以钛酸四丁酯(TBT)、油酸(OA)和去离子水(H_2O)为原料,在室温下搅拌合成微乳液前驱体,通过300℃高温溶剂热过程成功的制备出具有较小粒径分布的氧化钛球状纳米晶,通过反应时间和反应温度的控制合成了多边形、菱形及棒状的纳米晶体,并结合文献和傅立叶红外光谱(IR)和X射线衍射(XRD)技术系统分析其形成机制、微观形状变化过程。采用复合表面活性剂合成技术,通过控制升温速率、预处理时间等条件成功的解决了在不同反应温度控制纳米晶生长速率的难题。采用十二胺(DM)及油酸(OA)双表面活性剂合成技术,通过控制升温速率采用溶剂热合成技术制备出了球状、棒状、点棒混合状及一些无规则点状的纳米晶。并结合文献、X射线衍射(XRD)技术初步分析在不同升温速率下纳米晶的形状变化规律。同时采用DMF及油酸(OA)双表面活性剂合成技术辅助合成了高结晶性大尺寸的菱形的氧化钛纳米晶。通过控制前驱体处理时间、采用简单溶剂热法制备具有10nm尺寸的粒径分布较窄的方形氧化钛纳米晶。采用溶剂热的方法,以硝酸镉(Cd(NO_3)_2),硫化钠(Na_2S)或其它硫源如硫粉,硫代乙酰胺(TAA)为原料,在不同的温度、反应时间、表面活性剂的作用下进行硫化镉纳米晶的合成工艺的制备工作。通过透射电镜(TEM)对其进行表征分析,通过实验获得点状、棒状、叁角锥状及不同粒径分布硫化镉纳米晶。同时我们还采用溶剂热的合成工艺,控制合成了棒状的硫化锌纳米晶。采用前驱体二次热注入溶剂热法,采用类似热注入法制备二元量子点前驱体躯体,通过溶剂热技术制备CdS、ZnS复合量子点。分析了微乳液前驱体溶剂热技术制备二元核壳纳米晶前景,设计相关的理论模型,相关实验方案及可行性分析,为实现纳米复合制备控制技术提出了一条新的思路。
林萍[9]2011年在《纳米二氧化钛制备方法研究、性能研究及其应用》文中研究指明纳米二氧化钛因其化学性质稳定、无毒、成本低廉且具有催化、紫外屏蔽等性能,在半导体、催化剂、纺织品功能整理等领域有着广泛应用。通过多种改性手段改善纳米二氧化钛的活性,提高其光催化效率和抗紫外整理性能是将这一技术推向实际应用的重要环节。本文采用微乳液法、溶胶—凝胶法和低温水解法制备纳米二氧化钛,并利用UV-VIS、TG-DTA、IR、XRD、SEM、TEM等多种测试手段,对改性纳米二氧化钛催化剂的光催化性能和抗紫外整理性能进行了系统的研究。采用微乳液法在Triton X-100/正丁醇/环己烷体系中,制备了纳米二氧化钛,考察反应时间、水与表面活性剂浓度比等反应条件的影响,探讨了纳米二氧化钛的形成机制,经650℃和1000℃煅烧后可分别得到分散性较好的锐钛矿型和金红石型纳米二氧化钛粒子,其粒径分别为20～35nm和40～60nm。利用溶胶—凝胶法通过钛酸正丁酯水解制备稀土(钆、铈、镧)掺杂和双元素铈—银、铈—铜)掺杂纳米二氧化钛,通过X射线衍射、透射电镜及紫外—可见光吸收光谱分析,稀土元素的掺杂提高了纳米二氧化钛的相变温度,而双元素掺杂则能降低纳米二氧化钛的相变温度；稀土掺杂和双元素掺杂都能减小纳米二氧化钛的粒径,其粒径在8-16nm；稀土掺杂和双元素掺杂都能提高二氧化钛的光催化活性和织物的抗紫外性能。利用低温水解法合成纳米二氧化钛,通过控制反应时间和溶液浓度可以获得不同晶型的二氧化钛,并用1mo1·1-1的硅酸钠溶液对其进行包覆,通过光催化实验发现：催化剂中混晶的比例不同,光催化效率也不同,锐钛矿质量分数为69.8%、金红石质量分数为30.2%时,光催化降解率最高可达95.7%。通过对纳米二氧化钛整理后的织物进行测试,发现经整理后的棉织物具有突出的抗紫外性能和服用性能,将织物进行10次洗涤后,其紫外透过率基本上没有发生改变,SiO2：TiO2=5%包覆时抗紫外效果最好,金红石型次之,最后是锐钛矿。
赵丽萍[10]2013年在《Ce及Ce-Zn共掺杂二氧化钛薄膜的制备及光催化性质的研究》文中研究表明本文采用溶胶-凝胶法在玻璃基片上制备了Ce/TiO_2和Ce-Zn/TiO_2薄膜。系统的研究了掺杂量、热处理温度和提拉速率对薄膜光催化活性的影响，考察了相同条件下的Ce/TiO_2，Zn/TiO_2和Ce-Zn/TiO_2薄膜的光催化活性。本研究利用XRD、DSC、FTIR、AFM、Raman等分析了薄膜的结构、成分、晶相转变等，并采用降解甲基橙溶液的方法对其光催化性能进行评价，采用紫外-可见分光光度计对镀膜样品的透射比进行测试。实验结果表明，在本实验条件下，Ce掺杂实验中最佳条件为：掺杂量Ce1mol%，热处理温度200℃，提拉速率120mm/min，经紫外光照射50min后该样品对甲基橙溶液的降解率达到95.03%，而同样条件下纯TiO_2只有74.97%；在Ce-Zn共掺杂实验中，当Ce-Zn原子比为1:1时，二者对提高光催化活性的协同作用最好，最佳条件为：热处理温度400℃，提拉速率90mm/min，掺杂量为Ce1.5mol%-Zn1.5mol%，该样品经紫外光照射40min后对甲基橙降解率达到99.32%，而相同条件下纯TiO_2仅为50.4%；在Ce、Zn单掺杂和Ce-Zn共掺杂对比试验中发现：相同实验条件下，Ce-Zn/TiO_2薄膜的光催化活性最高。本实验条件下制得的掺杂二氧化钛样品均为锐钛矿晶型，各个样品的平均粒径均在10nm左右，Ce、Zn单掺杂和Ce-Zn共掺杂都阻碍了TiO_2的晶型转变和晶粒长大。Ce-Zn共掺杂的协同作用对TiO_2光催化活性的促进作用更加明显。通常情况下薄膜样品的亲水性随着热处理温度的升高先减小后增大。利用溶胶-凝胶法制备的Ce/TiO_2和Ce-Zn/TiO_2薄膜在可见光波段平均透射比达到75%以上。
参考文献：
[1]. 稻壳多孔遗态结构的修饰及其光催化性能[D]. 陈辉. 武汉科技大学. 2015
[2]. 可见光响应金属/非金属共掺杂纳米TiO_2制备及应用研究[D]. 郭俊刚. 西安科技大学. 2008
[3]. 不同结构纳米二氧化钛的制备及其物性研究[D]. 曲长红. 吉林大学. 2007
[4]. 协N双掺杂纳米TiO_2缺陷控制研究[D]. 李良海. 苏州大学. 2012
[5]. 二氧化钛纳米管阵列的制备、改性、表征及光催化性能的研究[D]. 庄惠芳. 厦门大学. 2007
[6]. 自洁性人造板贴面材料的研究[D]. 顾凯. 南京林业大学. 2007
[7]. 介孔材料限阈组装的氧化钛复合材料制备及其催化加氢性能研究[D]. 郑雯丽. 华东师范大学. 2012
[8]. 氧化钛纳米晶的溶剂热合成技术及其形貌控制的研究[D]. 刘博. 浙江大学. 2010
[9]. 纳米二氧化钛制备方法研究、性能研究及其应用[D]. 林萍. 东华大学. 2011
[10]. Ce及Ce-Zn共掺杂二氧化钛薄膜的制备及光催化性质的研究[D]. 赵丽萍. 燕山大学. 2013
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