二氧化钛碳复合材料的制备及其光催化性能研究.pdf

《二氧化钛碳复合材料的制备及其光催化性能研究.pdf》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在学术论文-天天文库。

1、二氧化钛/碳复合材料的制备及其光催化性能研究胡菊2015年1月中图分类号：O643.36UDC分类号：546二氧化钛/碳复合材料的制备及其光催化性能研究作者姓名胡菊学院名称化工与环境学院指导教师黎汉生副教授答辩委员会主席矫庆泽教授申请学位工学硕士学科专业化学工程与技术学位授予单位北京理工大学论文答辩日期2015年1月PreparationofC-materialsbasedTiO2CompositesandtheirPhotocatalyticPerformancesCandidateName:JuHuSchoolorDepart

2、ment:ChemicalEngineeringandtheEnvironmentFacultyMentor:Asso.Prof.HanshengLiChair,ThesisCommittee:Prof.QingzeJiaoDegreeApplied:MasterofEngineeringMajor:ChemicalEngineeringandTechnologyDegreeby:BeijingInstituteofTechnologyTheDateofDefence:January,2015研究成果声明本人郑重声明：所提交的学位

3、论文是我本人在指导教师的指导下进行的研究工作获得的研究成果。尽我所知，文中除特别标注和致谢的地方外，学位论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得北京理工大学或其它教育机构的学位或证书所使用过的材料。与我一同工作的合作者对此研究工作所做的任何贡献均已在学位论文中作了明确的说明并表示了谢意。特此申明。签名：日期：北京理工大学硕士学位论文摘要由于其良好的光催化活性、稳定的化学性、优异的量子效应等优点，TiO2作为光催化材料已被广泛应用于污水处理、空气净化等领域。在环境问题日趋严重的今天，关于如何克服TiO2自身不足以

4、提高其光催化性能的研究将具有重要的意义。本文采用超声波辅助溶胶-凝胶法和表面活性剂辅助水热法，分别制备了TiO2/活性炭纤维（ACF）和TiO2/石墨烯（RGO）复合材料，探讨超声波处理和表面活性剂对复合材料结构、形貌的影响以及与其光催化性能之间的规律性联系。主要研究内容如下三个方面：1.以钛酸四丁酯为钛源，乙酰丙酮为螯合剂，在一系列恒温条件下采用超声波辅助溶胶-凝胶法制备TiO2/ACF复合材料，通过X-射线衍射分析（XRD）、N2等温吸附测定（BET）、电子扫描显微镜（SEM）等手段对其结构与形貌进行表征。结果表明恒温超声波处

5、理有利于TiO2在ACF表面复合，且45℃恒温超声波处理30min为最佳负载条件，此时TiO2/ACF复合材料中TiO2在ACF缝隙间的沉积量最少，并形成晶型结构完整的TiO2层，因而具有良好的光催化性能。2.以P25为钛源，十六烷基三甲基溴化铵（CTAB）作为典型的阳离子型表面活性剂辅助水热法制备TiO2/RGO复合材料，通过XRD、SEM、透射电子显微镜（TEM）、傅立叶变换红外光谱（FTIR）、Raman光谱、X-光电子能谱分析（XPS）等手段对其结构和形貌进行表征。结果表明CTAB的引入可有效改善TiO2/RGO的结构与形

6、貌，在复合材料中TiO2纳米线通过原位生长高度分散在单层状RGO的光滑表面，且其长度随着TiO2含量的增加而增长，并逐渐趋于纳米线阵列结构。TiO2与氧化石墨烯（GO）最佳质量比为0.6，此时TiO2/RGO复合材料具有最高的光催化性能。3.在TiO2与GO最佳质量比的研究基础上，分别采用十二烷基苯磺酸钠（SDBS）、TritonX-100及CTAB辅助水热法制备TiO2/RGO复合材料，通过XRD、FTIR、BET、SEM、TEM、Raman、XPS、紫外-可见光分光光度计（UV-vis）等手段对其结构和形貌进行表征。结果表明表

7、面活性剂有利于保持石墨烯的层状结构，增大复合材料的比表面积，而复合材料中TiO2分别以纳米球形颗粒、纳米线、纳米线阵列的形式高度分散在RGO表面，表明不同类型表面活性剂与复合材料前驱体之间的作用机理不同。其中，CTAB具有最突出的作用，此时TiO2/RGO复合材料具有最好的光催化性能。关键词：TiO2；活性炭纤维；石墨烯；水热法；溶胶-凝胶法；光催化I北京理工大学硕士学位论文AbstractDuetoitshighcatalyticactivity,stablechemicalpropertyandexcellentquantum

8、effect,TiO2hasbeenwellappliedasoneofphotocatalyticmaterialsinSewagetreatmentandairpurification.Nowday,astheenvironmentalpoll