tio_2基复合光催化材料的设计制备及光催化降解气相碳氢污染物的研究

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1、单位代码10476学号1202180084分类号0469硕士学位论文TK)2基复合光催化材料的设计制备及光催化降解气相碳氢污染物的研究学科、专业：物理学、凝聚态物理研究方向：半导体光催化申请学位类别：理学硕士申请人.•王丹指导教师.•王广涛教授二〇一五年五月DESIGNANDFABRICATIONOFTI02BASEDCOMPOSITESEMICONDUCTORSFORPHOTOCATALYTICDEGRADATIONOFGASEOUSHYDROCARBONSADissertationSubmittedto

2、theGraduateSchoolofHenanNormalUniversityinPartialFulfillmentoftheRequirementsfortheDegreeofMasterofScienceByDanWangSupervisor:Prof.GuangtaoWangMay2015独创性声明本人郑重声明：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，除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其他人已经发表或撰写的研究成果，也不包含为获得河南师范大学或其

3、他教育机构的学位或证书所使用过的材料。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了谢意。作者签名:日期:关于论文使用授权的说明本人完全了解河南师范大学有关保留、使用学位论文的规定，g卩：有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和磁盘，允许论文被查阅和借阅。本人授权河南师范大学可以将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、汇编学位论文。（保密的学位论文在解密后适用本授权书）作者签名:导师签名:nJ摘要碳氢（hydrocarbo

4、n）是碳氢化合物的通常叫法，简称烃，是仅由碳和氢两种元素组成的有机物。随着我国汽车保有量的快速增加，由机动车辆尾气等的排放而进入空气中的碳氢化合物已成为不可忽视的环境污染物，急需有效的治理技术。光催化是一种利用太阳能的新技术。然而，以TiO2为代表的光催化材料在实际应用中存在着很大局限性，对太阳光的利用率较低，光生电子空穴容易复合。如何提升TiO2光催化材料的光谱响应范围及光量子效率是限制该材料应用的关键科学问题。本论文采用窄带隙半导体来敏化TiO2形成异质结构的材料设计策略，通过形貌和组分调控,成功提高了

5、TiO2的光催化活性并系统探讨了光生载流子的传输和反应机制。论文主要研究内容及结果如下：第一章前言中介绍了气相碳氢化合物的污染现状及光催化的研究现状。总结了光催化材料研究面临的主要问题，以及目前光催化材料的研究困境，提高光催化活性的途径及存在的问题，并引出本文的选题意义及主要研究内容。第二章实验部分对催化剂的各项表征做了详细介绍。第三章中，以Cu(CH3COO)2·H2O为铜源，商用TiO2（P25）为钛源，采用沉淀法设计制备了Cu2O/TiO2异质结构。通过控制加入Cu(CH3COO)2·H2O的量来调控

6、复合材料中Cu2O的含量，使复合材料显示出可调控的光响应和光催化活性。对于制备所得的复合材料，我们做了一系列的表征，验证了Cu2O/TiO2异质结的成功构筑起到了促进光生电子空穴分离的作用。Cu2O质量分数为0.1%wt的复合材料在C2H4和C3H8的光催化净化方面表现出最佳的光催化活性，并且光催化活性稳定，解决了Cu2O不稳定的问题。第四章中，以（NH4)10W12O41·xH2O为钨源，商用TiO2（P25）为钛源，采用浸渍法成功设计制备了WO3/TiO2异质结构。通过控制加入（NH4)10W12O41

7、·xH2O的量来调控复合材料中WO3的含量，复合材料表现出可调控的光吸收特性和光催化活性。制备所得的不同组分的WO3/TiO2均表现出比单一的WO3和TiO2优异的光催化活性，质量分数为10%的复合材料在C2H6的光催化净化方面表现出最佳的光催化活性，同时对于其他HC污染物如CH4、C3H8、C2H4的光催化净化活性表现出了大幅度的提高。第五章是对本文的总结，对本文的创新点进行了归纳，并对今后拟开展的工作进行了展望。I关键词：光催化，异质结，碳氢（HC），金属氧化物IIABSTRACTHC(hydrocar

8、bon)isoneofthemaincomponentsofthemotorvehicleexhaustemissions.Photocatalytictechnologybringsanewwaytoorganicpollutantstreatment,relatedresearchhasshownthatnearlyalltheenvironmentalorganicpollutantcanbedegrade