不同主导晶面纳米TiO_2吸附和光催化降解气相甲苯研究.pdf

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1、UniversityofScienceandTechnologyofChinaftr.iP位论义不同主导晶面鈉米〇吸咐和论文题目光傕化降鮮气相平笨研壳王梦妓作者姓名材科物理与化学学科专业高琛教梭孙松到研免员导师姓名二〇一五年五月完成时间硕士学位论文不同主导晶面纳米吸附和光催化降解气相甲苯研究作者姓名：王梦姣学科专业：材料物理与化学导师姓名：高琛教授孙松副研究员完成时间：二一五年五月二曰UniversityofScienceandTechnologyofChinaADissertationforMaster'sDegree

2、'^ceandAdsorptionandPhotocatalyticDegradationofGaseousTolueneonFacet-DependentNanoT1O2Author'sName：：：中国科学技术大学学位论文原创性声明本人声明所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行研究工作所取得的成果。除已特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含任何他人已经发表或撰写过的研究成果。与我一同工作的同志对本研究所做的贡献均已在论文中作了明确的说明。作者签名签字日期：中国科学技术大学学位论文授权使用声明作为申请学位的条件之一，

3、学位论文著作权拥有者授权中国科学技术大学拥有学位论文的部分使用权，即：学校有权按有关规定向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅，可以将学位论文编入《中国学位论文全文数据库》等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。本人提交的电子文档的内容和纸质论文的内容相一致。保密的学位论文在解密后也遵守此规定。开口保密年）作者签名导师签名签字日期：『上》：签字日期摘要摘要众所周知，因其化学稳定性高、廉价、环境友好等优点受到光催化研究者的青睐。利用光催化降解气相有机污染物具有

4、良好的空气净化应用前景。但降解芳类化合物的效率偏低，是制约该技术走向实际应用的主要问题。在众多提高光催化效率的尝试中，晶面调控的方法引起了极大的关注，基于晶面调控幵展的光催化剂活性和表界面环境的原位表征成为研究焦点。在本论文中，我们成功制备了一系列不同晶面暴露比的含有和晶面的，利用搭建的气相光催化原位漫反射红外光谱装置研究了和两种不同晶面结构与吸附、光催化降解气相甲苯活性的关系。我们发现高暴露面的吸附甲苯的能力要优于高暴露面的。出现这种差异的主要原因是和面的表面结构不同：面含有几乎的不饱和五配位原子，这些原子表面的吸附水

5、更容易发生化学解离形成端面羟基群，为甲苯提供更多的活性吸附位；而面只有的五配位原子，吸附了较多的羟基群，对甲苯的吸附能力相比之下较弱。在光催化降解方面，高暴露面的在小时内降解甲苯初始浓度为的效率约为高暴露面的的六倍。结合理论计算的结果，我们认为高暴露面的优异的光催化降解性能主要由三方面的协同作用决定首先，面可以提供更多的活性吸附位其次甲苯在面上的吸附能比在面上更低；再次，面上保留的自由吸附水可以在光催化降解的过程中不断地进行化学解离并与光生空穴作用形成高活性的，有助于促进气相甲苯的降解。本文利用原位直接观察了不同暴露晶面

6、的纳米对气相甲苯的吸附，揭示了不同晶面对吸附、光催化降解气相甲苯影响的机制，这一工作表明晶面调控是提高光催化降解活性的重要手段之一，通过进一步研究有望在空气净化方面更有效地发挥作用。关键词：晶面吸附原位漫反射红外光谱羟基群光催化ABSTRACTABSTRACTTitaniumdioxide(TiO〗），，】。，，一目录目录目第章绪论研究背景〇光催化基本原理晶面主导的纳米的制备与光催化研究进展高暴露面的纳米的制备高暴露面的纳米的光催化活性晶面主导的纳米的制备与光催化研究进展高暴露面的纳米的制备高暴露面的纳米的光催化研究进展

7、光催化降解的研究进展本论文的研究内容及方法参考文献第章实验与表征不同晶面暴露比的催化剂的制备实验原料和设备样品的合成催化剂表征射线粉末衍射分析扫描电镜显微分析透射电镜显微分析拉曼光谱分析紫外可见光吸收光谱分析2.2.6比表面积分析射线光电子能谱分析原位漫反射红外光谱测试吸附能计算光催化活性测试参考文献第章结果与讨论晶型和形貌分析分析分析及分析样品及晶面比例计算其他影响因素比较分析分析分析分析气相甲苯在不同主导晶面表面吸附的原位研究吸附前分析气相甲苯吸附的原位分析计算结果与讨论光催化活性分析参考文献第章文章总结与展望文章总

8、结展望在读期间发表的学术论文与取得的其他研究成果：第章绪论第章绪论研究背景进入二十一世纪以来，随着世界各地工业化的加剧及人口的迅速增长，能源短缺和环境污染已经成为世界范围内不容忽视的问题。如何在保持经济高速增长的同时，又不对环境造成破坏，己经成为了世界各国科研工作者研究工作的重点。寻求新的可持续发展的能源和能源利用方