微纳结构TiO的制备及其光催化性能的研究

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1、分类号:学校代码:10128UDC:学号:20151800080硕士学位论文类别：全日制专业型硕士研究生学位类别：工程硕士领域名称：化学工程题目：微纳结构TiO2的制备及其光催化性能的研究英文题目：Studyonthepreparationandphotocatalyticperformanceofmicro-/nano-structuredTiO2学生姓名：安宁导师姓名：张前程教授杜开明高级工程师二○一八年六月二○一八年六月原创性声明本人声明：所呈交的学位论文是本人在导师的指导下进行的研究工作及取得的研究成果。除文

2、中已经注明引用的内容外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得内蒙古工业大学及其他教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示谢意。学位论文作者签名：指导教师签名：日期：日期：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：内蒙古工业大学有权将学位论文的全部或部分内容保留并向国家有关机构、部门送交学位论文的复印件和磁盘，允许编入有关数据库进行检索，也可以采用影印、缩印或其它复制手段保存、汇编学位论文

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4、性、强氧化能力、低成本和稳定性而被广泛研究。结果表明，在TiO2光催化剂中，由于吸附、光吸收和电荷分离的正协同效应，不同形貌的微纳结构可以提高其光降解效率。在本研究中，由于溶剂热方法低价和可用于大规模生产的潜在优势，我们尝试采用温和的溶剂热法制备微纳结构TiO2。在溶剂热反应体系中，通过控制反应时间、温度等，制备了不同形貌的微纳结构TiO2材料，并探究了制备微纳结构TiO2的主要影响因素。随后，还对制备出的微纳结构TiO2进行了表面修饰，探讨了乙酸螯合结构的具体影响。相应的研究工作主要包括：1、采用简单的溶剂热和焙烧

5、方法，制备了不同形貌的微纳结构碳掺杂介孔TiO2光催化剂。通过多种表征方法，如SEM、TEM、XRD、N2吸脱附、XPS、ATR-FTIR、UV-VisDRS、PL等，对催化剂结构和性能进行了表征分析。以苯酚为模拟污染物，评价了催化剂的光催化降解活性。结果表明，微纳结构TiO2被碳氧类物种掺杂，控制溶剂热时间可以控制样品形貌。随着溶剂热时间延长，TiO2的结晶度升高，微纳结构团聚程度增加，比表面积和孔径减小。形貌的变化可以改变催化剂的能带结构，导致价带边正向移动，增强光生空穴的氧化性，降低光生载流子复合率，进而提升光

6、催化降解活性。2、以球形花状微纳结构TiO2为基础，采用乙酸对其进行表面修饰，采用多种方法对所得样品进行表征分析(如SEM、XRD、N2吸脱附、XPS、ATR-FTIR、UV-VisDRS、PL等)，并以苯酚的降解程度评价其光催化活性。结果表明，所得样品均为纯锐钛矿相，修饰后及降解后样品的晶相和形貌并未发生改变。样品表面碳组分主要为碳氧类物种，以羧基螯合的形式与TiO2键合，并且经过三轮降解之后未发生明显变化仍然存在。经过表面修饰后样品禁带宽度明显缩减，在可见光区的吸收明显提高。同时，价带向正方向移动，增强了光生空穴

7、的氧化性。修饰后样品光生载流子复合率显著降低。光催化降解结果表明，碳修饰微纳结构TiO2光催化剂具有较高的降解活性和良好的稳定性。I内蒙古工业大学硕士学位论文关键词：微纳结构TiO2；花状TiO2；碳掺杂；羧基；光催化II内蒙古工业大学硕士学位论文AbstractAsagreenandsustainabletechnology,semiconductor-basedheterogeneousphotocatalysishasreceivedmuchattentioninthelastfewdecadesbecause

8、ithaspotentialtosolvebothenergyandenvironmentalproblems.Toobtainefficientphotocatalysts,varioushierarchicalsemiconductorshavebeendesignedandfabricatedatthemicro/nanometersca