可见光响应n掺杂tio,2纳米管阵列制备与光催化、光电催化降解六氯苯研究

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1、扬州大学硕士学位论文可见光响应N掺杂TiO<,2>纳米管阵列制备与光催化、光电催化降解六氯苯研究姓名：薛琴申请学位级别：硕士专业：环境科学指导教师：王子波20100501可见光响应N掺杂Ti02纳米管阵列制备与光催化、光电催化降解六氯苯研究摘要分别以氨水、乙二胺、丁胺为氮源，利用阳极氧化法和湿化学法合成氮掺杂的二氧化钛(Ti02)纳米管阵列。通过扫描电镜(SEM)、X射线衍射(XRD)、X射线光电子能谱(xPs)等表征方法对氮掺杂Ti02纳米管形貌，晶型和氮元素掺杂方式进行分析，并通过可见光光催化降解六氯苯(HCB)废水，研究氮元素掺杂方式与可见光光催化活性的关系。结

2、果表明有序排列的Ti02纳米管阵列垂直生长在钛基底表面，管长500nirl左右，管径100nm左右。氮元素掺杂阻碍了Ti02晶粒的增长，抑制了锐钛矿向金红石相的转变。无机氮比有机氮更加利于氮元素进入Ti02晶格，取代态氮比间隙态氮表现出更高的可见光光催化活性。以HCB为目标污染物分析了N掺杂Ti02光催化性能。光催化部分系统分析了煅烧温度、氮源、掺氮量、HCB浓度、HCB溶液pH对N掺杂Ti02光催化性能的影响，还分析了N掺杂Ti02的稳定性。研究表明以2mol／L氨水为N源450℃煅烧温度条件下合成的光催化性能最好，pH对HCB的降解有影响，中性条件下降解效率最好。

3、N掺杂Ti02有良好的循环使用性能，循环使用6次对仍然有良好的光催化性能。以光催化效果最好钛基N掺杂Ti02纳米管为工作电极，Pt电极为辅助电极，饱和甘汞电极为参比电极，光电催化降解HCB农药废水，实验表明以Na2S04为电解质光电催化效果比光催化效果好。实验分析了阳极偏压、电解质种类、电解质浓度、pH对光电催化性能的影响。结果表明电压为lV，电解质为Na2S04，其浓度为0．2mol／L，pH为5时光电催化效果最好。实验对光催化和光电催化条件下HCB降解机理进行了分析。结果表明光催化和光电降解后产物中除了有氯苯系类化合物，还有苯甲酸、邻苯二甲酸二丁酯、邻苯二甲酸二甲

4、酯、醇类、酸类、脂类等物质，说明光催化和光电催化过程不是简单的脱氯过程，而是与水中的羟基自由基发生一系列的反应，从而达到将有毒难降解有机物彻底转化为C02和H20的目的。关键词：N掺杂Ti02纳米管阵列：可见光；光催化：光电催化；六氯苯FrabricationofNdopedTi02nanotubearraysandphotocatalytic，photoelectrocatalyticdegradationofhexachlorobenzenusingvisiblelightAbstractDifferentnitrogendopedTitaniumdioxide(

5、Ti02)nanotubearrayswerepreformedbyelectrochemicalanodizationandwetchemicalmethodbyusingammonia,Ethylenediamine，Butylamineasnitrogensourcerespectively．Thesampleswerecharacterizedbyscanningelectronmicroscope(SEM)，X-rayDiffraction(XRD)andX·rayphotoelectronspectroscopy(XPS)．Therelationshipb

6、etweenNitrogendopingbehaviorandvisiblelightphotocatalyticpropertywasstudiedbytheexperimentofdegradationofHexachlorobenzen(aCB)wastewater．TheresultindicatedthathighlyorderedZi02nanotubearraysweregrowthontitaniumsubstrates，thelengthofthetubewasapproximately500nlTIandthediameterWasabout100

7、nln．ThedopingofNhinderedthegrowthofcrystallineparticlesandpreventedthecrystalofZi02transferredfromanatasetorutile．ThephotocatalyticexperimentsindicatedthatInorganicnitrogenWasmoreconducivetoletnitrogenaccesstoTi02latticeandsubstitutenitrogenhadhighervisiblelightphotocatalyticac