二氧化鈦-半導(dǎo)體金屬氧化物復(fù)合納米纖維材料的制備及光催化性質(zhì)研究.pdf

1、學(xué)校代碼：—102—00分類號(hào)：型⑧研究生學(xué)號(hào)：密級(jí)：東牡JIf予冠大莩博士學(xué)位論文10200200810196二氧化鈦／半導(dǎo)體金屬氧化物復(fù)合納米纖維材料的制備及光催化性質(zhì)研究PreparationandPhotocatalyticPerformancesofTitaniumDioxide／SemiconductorMetalOxideCompositeNanofibers作者：曹鐵平指導(dǎo)教師：邵長路學(xué)科專業(yè)：材料物理與化學(xué)研究方向：功

2、能納米材料東北師范大學(xué)學(xué)位評(píng)定委員會(huì)2011年6月摘要目前，能源危機(jī)和環(huán)境污染日益嚴(yán)重，環(huán)保和節(jié)能已成為世界性的兩大生存主題。自從發(fā)現(xiàn)n型半導(dǎo)體Ti02作為電極發(fā)生光電化學(xué)反應(yīng)分解水以來，Ti02成為半導(dǎo)體光電化學(xué)領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)。然而Ti02光催化劑在實(shí)際應(yīng)用中存在著只能利用紫外光、量子效率低、納米粉體難以分離回收等難題。針對(duì)這些難題，本論文對(duì)Ti02納米材料的制備及改性做了探討性研究，旨在提高Ti02光催化劑的光生載流子分離效率及拓展

3、光譜響應(yīng)范圍至可見光區(qū)。采用溶膠凝膠過程、靜電紡絲技術(shù)、水熱合成相結(jié)合的方法，分別制備了單相Ti02納米粒子、二氧化鈦／半導(dǎo)體金屬氧化物復(fù)合納米纖維光催化材料，并對(duì)光催化活性進(jìn)行了探討研究，獲得了具有一定價(jià)值與原創(chuàng)性的研究成果。具體研究內(nèi)容如下：1以TiCh和CAt90H為原料，利用溶劑熱法成功制備了單相Ti02納米材料。對(duì)Cd190H調(diào)控粒子形貌和晶相機(jī)理進(jìn)行探討。分析認(rèn)為，TiCh與CHaOH的摩爾比是影響Ti02晶相和形貌的關(guān)鍵因

4、素。在TiCh與CA190H大摩爾比時(shí)易形成銳鈦礦相Ti02納米粒子，而小摩爾比時(shí)得到的是金紅石相Ti02納米棒。以有機(jī)染料RB為模擬污染物研究了不同晶相Ti02納米材料在紫外光照射下的光催化活性。結(jié)果表明：所制備的Ti02納米材料比表面積大，晶粒尺寸小和結(jié)晶度良好，具有比商用P25更好的紫外光催化活性。2以靜電紡絲技術(shù)制備的純Ti02納米纖維為基質(zhì)，利用水熱合成的方法對(duì)其纖維表面進(jìn)行修飾，制備了具有異質(zhì)結(jié)構(gòu)的Ti02／Ce02復(fù)合納米

5、纖維。通過對(duì)樣品的結(jié)構(gòu)分析初步探討了異質(zhì)結(jié)的形成機(jī)理，并以羅丹明B(RB)的脫色降解為模型反應(yīng)，考察了樣品的光催化性能。結(jié)果表明：Ce02納米粒子均勻地分布在Ti02納米纖維上，通過選用六亞甲基四胺、尿素、氨水等不同的堿源，可有效調(diào)控Ce02納米粒子的形貌、結(jié)構(gòu)和分布情況。與純Ti02相比，復(fù)合樣品有效地實(shí)現(xiàn)了Ti02光生電子和空穴的分離，增強(qiáng)了體系的量子效率，表現(xiàn)出良好的光催化活性。3以Ti02納米纖維為模板和反應(yīng)物，用水熱法原位合成

6、了具有異質(zhì)結(jié)構(gòu)的Ti02／SrTi03復(fù)合納米纖維。通過對(duì)樣品的結(jié)構(gòu)分析探討了Ti02／SrTi03異質(zhì)結(jié)的原位生長機(jī)制和光催化活性提高機(jī)理。以RB為模擬有機(jī)污染物進(jìn)行光催化降解實(shí)驗(yàn)。結(jié)果表明：SrTi03納米立方體均勻地生長在Ti02納米纖維上，制得了SrTi03與Ti02相復(fù)合的光催化材料，與純Ti02納米纖維相比光催化活性明顯提高。4通過靜電紡絲技術(shù)與水熱法相結(jié)合制備了具有異質(zhì)結(jié)構(gòu)的Ti02／Bi4Ti3012復(fù)合納米纖維。研究表