二氧化钛纳米线及其复合材料的合成与光催化性能

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1、学校代码10530学号201510141397分类号O646密级硕士学位论文二氧化钛纳米线及其复合材料的合成与光催化性能学位申请人刘彩云指导教师刘展鹏教授学院名称化学学院学科专业化学研究方向物理化学二零一八年五月SynthesisandphotocatalyticpropertiesoftitaniumdioxidenanowireanditscompositesCandidateCaiyunLiuSupervisorProf.ZhanpengLiuCollegeChemistryProgramChemis

2、trySpecializationPhysicalChemistryDegreeMasterofScienceUniversityXiangtanUniversityDateMay.2018摘要TiO2具有化学性质稳定、无毒、光活性高等特点，是光催化技术中应用最为广泛的材料之一。然而，二氧化钛对可见光没有吸收这一不足使得它对太阳光的利用率较低。本论文以锐钛矿二氧化钛为原料，采用水热法合成纳米线，并将纳米线作为基体对其进行了有机染料敏化、金属掺杂等工作，希望能拓宽其光响应范围和强度，从而提高其对太阳光的利用率

3、。(1)论文以锐钛矿型二氧化钛纳米粒子(TNP)为原料采用水热法制备了二氧化钛纳米线(TNW)，对所制备的样品进行了相关表征和光催化降解亚甲基蓝(MB)实验。SEM和TEM结果显示，样品为一维的纳米线，线长达几百纳米，直径约5nm；BET结果表明，TNW比表面积较大，为294.4m²/g，是TNP的3.6倍；光催化降解亚甲基蓝(MB)溶液结果表明，TNW对MB的吸附率达73.3%，是TNP的6.26倍；可见光下120min，TNW的降解率可达到80%，是TNP的3.7倍。(2)采用苯酐-尿素路线合成了酞菁铜

4、齐聚物(OligomerCopperphthalocyanine，OCuPc)。以OCuPc和TNP为原料通过水热法合成了酞菁铜齐聚物复合纳米线材料(OCuPc/TNW)，通过TEM、XPS、XRD等手段对复合材料进行了表征，研究了材料的光降解性能。结果表明：OCuPc/TNW同样具有一维纳米线形貌；比表面积为301.2m²/g；紫外-可见漫反射结果显示其在可见光区有较强的吸收峰；OCuPc/TNW对MB的吸附率为74.7%，可见光下120min，掺杂量为5%的OCuPc/TNW材料对MB的降解率达93.7

5、%，对罗丹明B(RhB)的降解率为90%。(3)以合成的TNW为载体，通过液相还原法制备了TNW载体负载钯催化剂(Pd/TNW)，在对其进行表征及其光催化活性考察后发现：负载钯后的催化剂仍保持一维的纳米线结构，且TEM下可清晰的看到样品表面均匀地附着纳米钯颗粒；紫外-可见漫反射表明Pd/TNW在可见光区有较强的吸收；可见光下120min时，对MB的降解率为87.2%。关键词：二氧化钛纳米线；酞菁铜齐聚物；钯；复合材料；光催化AbstractTitaniumdioxidehashighphotocatalyt

6、icactivity,stablechemicalpropertiesandnon-toxicity.Soithasbecomeoneofthemostwidelyusedsemiconductormaterialsinphotocatalytictechnology.However,TiO2canonlybeexcitedbyultravioletlight,whichmakeitlessefficientwiththesunlight.Inthisthesis,anatasetitaniaswasuse

7、dasrawmaterialandtheTiO2nanowiresweresynthesizedbyusingahydrothermalmethod.Inordertobroadentherangeandintensityoflightresponseandimprovetheutilizationrateofsolarlight,thenanowiresweresensitizedbyorganicdyesanddopedwithmetal.(1)Titaniumdioxidenanowires(TNW)

8、werepreparedbyahydrothermalmethodwithanatasetitaniumdioxidenanoparticle(TNP)asstartingmaterial.Theassynthesizedsampleswerecharactized,andthephotocatalyticdegradationexperimentswerecarriedout.TheresultsofSEMan