核壳中空结构tiolt2gt纳米管的制备及其研究

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1、浙江理工大学硕士学位论文摘要纳米二氧化钛(m02)由于具有高光催化活性、无毒、价廉、光稳定性好等优点在降解有机污染物方面具有很大的应用前景。然而纳米Ti02通常以粉末状的形式存在，造成催化剂在使用后无法有效地分离、回收，而限制了它的使用。催化剂固定化可以较好地解决催化剂难以分离、回收等问题，但由于Ti02具有很强的催化氧化能力，往往在降解有机污染物的同时腐蚀有机载体，使催化剂无法固定在有机载体上。本论文以Ti02(P25)为原料，采用水热法制备了具有高比表面积的钛酸盐纳米管，在此基础上采用溶胶凝胶法依次在钛酸盐纳米管表面包覆有机碳层和Si

2、02层，使钛酸盐纳米管的热稳定性得到大幅提高，并通过高温煅烧除去有机碳层，制备了既能保护有机载体不受腐蚀又具有高光催化活性的核壳中空结构Ti02纳米管光催化剂(Si02@@NT)，将Si02@@NT负载于涤纶纤维上，制各了具有催化活性的涤纶纤维(Si02@@NT／PET)。采用各种表征方法对钛酸盐纳米管、Si02@@NT和Si02@@NT／PET进行了表征；考察了不同处理方式对钛酸盐纳米管和Si02@@NT光催化活性的影响、Si02@@NT的保护性能以及Si02@@N-T／PET降解甲醛的性能和重复使用性。得出如下结论：利用水热法制备了内

3、径在5rim左右，外径为7--grim，长度在100-,-300rim，形貌单一、两端开口，具有高分散性、高比表面积的钛酸盐纳米管；采用溶胶凝胶法包覆的Si02层厚度为Ti02纳米管外径的2~3倍，在Si02和Ti02纳米管之间形成了一定厚度的纳米空间层。P25经150℃水热反应48h、0．01mol／LHCl溶液清洗，再经400"C煅烧2h后其光催化活性有显著提高，约为Ti02(P25)的2。5倍；Si02@@NT为改性前P25光催化活性的2倍左右，改性后样品的光催化活性都有大幅提高。负载了Si02@@NT的涤纶纤维对甲醛气体有明显地降

4、解效果；Si02@@NT能有效地保护有机载体不受腐蚀、解决了催化剂无法长期负载于有机载体的问题，将该催化剂负载于如窗帘、涂料等有机载体上，制成各种不同的催化产品，有望在净化室内空气、改善家居环境等方面得到广泛地应用。最后，为了进一步提高Si02@@NT的光催化活性，采用光催化沉积法还原氯铂酸制备了Pt担载的Si02@@NT光催化剂(Pt／Si02@@NI)。实验中发现，n担载对Si02@@NT的光催化活性提高并不是很明显；然而通过TEM分析发现，Pt较容易担载于Si02@@wr内管壁上，浙江理工大学硕士学位论文这恰好有力的证实了Ti02纳

5、米管有利于光生电子跟空穴分离的设想，并在此基础上提出了Ti02纳米管能级分布的初步设想。关键词：二氧化钛：钛酸盐纳米管；核壳中空结构；光催化；甲醛；铂担载浙江理工大学硕士学位论文Preparationandcharacterizationofcore·-shellnanovoidTi02-nanotubesABSTRACTTi02nanoparticleshavebeenrecognizedasapromisingcatalystinthedegradationoforganiccontaminationduetoitsbiologica

6、landchemicalinermess，strongoxidizingpower,nontoxicityandlong-termstabilityagainstphotoandchemicalcorrosion．However,thepracticalapplicationofTi02meetsserveraldifficulities．Whensuspendedparticlesareappliedforphotodegradation，theresultinghighlyactivesurfacesageadvantageousbe

7、causeof也eiravailabilityforreactantsandphotons．Nevertheless，technicalproblemsmayarisefromundesirableparticleagglomeration,thenecessaryparticle-fluidseparationafterradiationtreatmentforthereuseofthecatalystandforobtainingaclean,powder-freewater．Ifthetitaniaisappliedtoasubst

8、rateandimmobilized，theresultingsurfaceareaandactivityarereduced．Inthepresentpaper,anovelnanovoid