球形二氧化钛的制备、改性及光降解性能研究

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1、分类号：TQ426学校代码：10697密级：公开学号：201531496专业学位硕士论文SPECIALIZEDMASTER’SDISSERTATION球形二氧化钛的制备、改性及光降解性能研究学科名称：化学工程专业学位类别：工程硕士作者：孙开鹏指导老师：马晓迅教授王晨副教授王宏高工西北大学学位评定委员会二○一八年Preparation,ModificationandPhotodegradationperformancestudyonSphericalTitaniumDioxideAthesissubmittedtoNorthw

2、estUniversityinpartialfulfillmentoftherequirementsforthedegreeofMasterinChemicalEngineeringByKaipengSunSupervisor:XiaoxunMaProfessorChenWangAssociateProfessorHongWangSeniorEngineerJune2018摘要TiO2作为一种典型的半导体材料，以其优异的光催化性能、无毒无害、廉价易得等优点成为目前大家最为关注的一种半导体催化材料，但在实际应用中，TiO2也存

3、在着光谱响应范围较窄、量子效率低、光能利用率低以及难循环再利用等问题，如何能够摒弃或改进这些问题，制备出光催化性能优异的TiO2光催化剂是其能否在现实中得到广泛应用的关键所在。本文主要合成了两种高分散度、高比表面积的球形TiO2，并通过纳米金属粒子或金属氧化物负载，研究了这类催化剂的催化性能，为TiO2光催化剂的发展与应用进行了有益的探索。首先以钛酸四丁酯作为钛源，利用溶胶-凝胶法和溶剂热法分别制备得到两种不同的球形TiO2，其粒径均匀，晶型稳定，是常见的锐钛矿相TiO2。其次对溶胶-凝胶法制得的TiO2样品进行了金属离子负

4、载，得到了三个系列光催化剂：Cu-TiO2、Ag-TiO2、Pd-TiO2；对溶剂热法制得的TiO2样品进行了金属氧化物的负载，获得了四个系列光催化剂：CuO-TiO2、Fe2O3-TiO2、Ag2O-TiO2、PdO-TiO2。另外，利用光还原法对两种TiO2进行复合型负载，得到七个系列光催化剂M/MO-TiO2（M=Cu、Fe、Ag、Pd）。通过XRD、SEM、TEM、XPS、EDS、UV-Vis等表征手段对制备的光催化剂的晶型、形貌结构、元素种类及状态、光谱特性等进行了表征分析，并通过降解亚甲基蓝溶液评价其光催化性能，

5、其稳定性也通过循环实验进行了比较。由实验结论可知，所制备的两种纯TiO2在可见光下响应弱、吸收小，而经过负载改性之后的光催化剂均表现出较好的催化性能。关键词：球形TiO2，光还原，光催化性能，亚甲基蓝IIIABSTRACTRecently,asatypicalsemiconductormaterial,TiO2hasbecomeawidelyusedphotocatalyticmaterialthatattractspeople'sattentionbecauseofitsexcellentphotocatalyticact

6、ivity,innocuityandlowcost.However,inpracticalapplication,someproblemshaveseriouslyhinderedtheapplicationofTiO2inthefieldofphotocatalysis,forexample,thenarrowspectralresponserange,thelowquantumefficiency,lowlightenergyutilizationrateanddifficultyinrecycling.Howtodis

7、cardorimprovetheseproblemsandprepareTiO2photocatalystwithexcellentphotocatalyticperformanceisthekeytoitswideapplicationinreality.Inthispaper,wesynthesizedtwokindsofsphericalTiO2withhighdispersityandhighspecificsurfacearea,andresearchedthephotocatalyticperformanceof

8、thesephotocatalystsbyloadingmetalormetaloxide.ThishasmadeabeneficialexplorationforthedevelopmentandapplicationofTiO2photocatalyst.Firstly,weusedt