一、掺Ni、Co、Cr、V的TiO_2纳米粒子制备与表征(论文文献综述)
王荣[1](2021)在《PDPB/TiO2复合材料的制备及其光催化性能的研究》文中指出TiO2作为光催化剂拥有无毒无害、成本低、较高化学稳定性和光电转换效率、活性高等优点,因此被广泛应用在于降解有机污染物。但是,光生电子-空穴对的转移速度较慢且二者复合率较高,对太阳光利用率较低等缺点严重限制了TiO2的应用。本论文通过原位生长法将PDPB与TiO2复合,成功制备出了PDPB/TiO2复合材料。TiO2可见光利用率低和电子-空穴对易复合等问题得到改善,TiO2的光催化活性得到提高。利用X-射线衍射(XRD)分析、傅里叶红外光谱(FT-IR)分析、N2吸附-脱附分析、X-射线光电子能谱(XPS)分析表征了光催化剂的结构和组成;通过扫描电子显微镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)观察了光催化剂的形貌;通过紫外-可见光吸收光谱(UV-Vis DRS)分析,研究了光催化剂的光学性质。选择罗丹明B(RhB)作为目标污染物,PDPB/TiO2复合材料为光催化剂进行了光降解实验。当可见光照射时间为50 min时,20 wt.%PDPB/TiO2的反应速率常数为0.0768 min-1,分别是PDPB和TiO2的5.2和10.2倍。对PDPB/TiO2光催化剂进行了4次光催化循环实验,发现其能保持稳定的光催化活性。通过荧光光谱、光响应电流、电化学阻抗分析和活性物种捕获实验,研究了PDPB/TiO2光催化剂在可见光下降解RhB的机理。分析出PDPB/TiO2光催化活性高于纯PDPB和TiO2的原因在于PDPB和TiO2形成了Z型异质结,电子和空穴分离效率有效提高。在PDPB/TiO2光降解系统中·O2-和h+VB是降解RhB的主要活性物质,·OH在光降解过程中起辅助作用。为了得到活性更高的光催化剂,通过PDPB和Ag共掺杂对TiO2进行修饰,制备了PDPB/Ag-TiO2三元复合材料。可见光下降解罗丹明B(RhB)实验结果显示,光照40 min后PDPB/Ag-TiO2-2在40 min内的降解速率常数是20 wt.%PDPB/TiO2的1.6倍,由此可以得出PDPB/Ag-TiO2三元复合材料的光催化性能相比于二元复合材料PDPB/TiO2在一定程度得到增强。对PDPB/Ag-TiO2-2光催化剂进行了4次光催化循环实验,发现其拥有稳定的光催化活性,展示了广阔的应用前景。
徐倩倩[2](2021)在《过渡金属掺杂的金属氧化物对Hg(Ⅱ)的电化学敏感机制研究》文中进行了进一步梳理金属氧化物具有优异的氧化还原活性,是电化学检测重金属离子最有前途的敏感材料之一。一般而言,金属氧化物的尺寸和形貌是影响其电化学检测性能的关键因素。然而,近年来研究发现,除了通过制备形貌可控和稳定性高的金属氧化物以提高其电化学性能外,利用掺杂改性提高金属氧化物的电化学检测性能也是一种非常有效的方法。例如典型的过渡金属掺杂可以改变金属氧化物的晶体结构,进而影响其物理化学性质(如活性位点暴露,导电性和电子结构等),最终可实现其电化学检测性能的调控。本论文通过简单的水热法和气热法分别制备了不同过渡金属掺杂的金属氧化物,并系统研究掺杂对金属氧化物电化学检测重金属离子的行为影响,探究其敏感机制,为今后基于掺杂提高金属氧化物检测性能提供实验和理论的支撑。具体研究内容如下:1.利用简单的水热法和随后的退火处理合成了一种基于Ni掺杂的Co3O4多孔纳米片(Ni源投料原子百分比分别为:0 at%,2.5 at%、5 at%、7.5 at%和10at%;所得样品分别命名为:NC0,NC2.5、NC5、NC7.5和NC10)。掺杂Ni以后,增强了Co3O4吸附Hg(II)的能力,提高了其氧化还原活性。然而,电化学检测结果表明过量Ni掺杂的Co3O4多孔纳米片并未表现出更优异的性能。优化掺杂量后,NC5表现出最佳的电化学检测性能,其检测Hg(II)的灵敏度为864.93μAμM-1 cm-2,检测限为0.009μM。通过对电化学检测过程中吸附能力和氧化还原活性的深入研究,证明了影响电化学检测性能的关键因素是价态循环促进的氧化还原活性,而不是氧空位的吸附能力,并且证明了掺杂过渡金属可以调控金属氧化物中的价态循环,促进其氧化还原活性及电化学检测性能。2.通过一步气热法制备了Fe掺杂的球形TiO2纳米颗粒(Fe源投料原子百分比分别为:0 at%,3 at%、5 at%、7 at%和9 at%;所得样品分别命名为:FT0,FT3、FT5、FT7和FT9)。适当Fe掺杂的TiO2(FT5)对Hg(II)的检测灵敏度为400.63μAμM-1 cm-2,检测限为0.11μM,表现出最佳的电化学检测性能。研究结果表明Fe成功进入到TiO2晶格中,占据其四面体位置,活化了TiO2球形纳米颗粒。掺杂后,氧空位和羟基的数量增加,增强了TiO2吸附Hg(II)的能力。虽然FT5中氧空位和羟基的数量不是最多的,但其电化学检测性能是最优异的。这可以归因于其表面较多的Fe2+/Fe3+循环和Ti3+/Ti4+循环参与了Hg(II)的氧化还原过程。此工作进一步证明了氧化还原活性是影响电化学检测性能的关键因素,并且证实了具有较强本征活性的过渡金属可以活化惰性金属氧化物中的价态循环。
陶明雨[3](2021)在《原子层沉积法制备氧化镍纳米材料及其催化性能研究》文中研究说明催化剂在能源、环境、工业生产等领域中被广泛应用,催化剂的催化活性和稳定性是评价催化剂性能的重要标准,传统的催化剂制备方法有浸渍法、水热法、溶胶凝胶法等,但是这些方法制备的催化剂催化活性较低使用寿命较短,这主要是因为催化剂的活性组分在载体上分布不均匀、催化剂负载的量和活性组分的尺寸不能得到精确的控制。另外这些方法在催化剂制备过程中可能还需要高温煅烧,这往往会破坏载体的表面形貌从而进一步降低催化剂的催化活性。原子层沉积(ALD)是一种在原子水平上制备超薄薄膜和超细纳米颗粒的技术,可以一次沉积一个原子层的超薄薄膜。ALD利用气相化学前体和衬底表面化学活性位点之间的自限制表面反应,能够将催化剂的活性组分均匀的分散在载体表面,通过控制ALD沉积循环次数能够精确的控制催化剂的负载量以及金属纳米颗粒的尺寸。该技术还具有高度保形性,台阶覆盖性和重复性。因此,ALD技术在催化领域的应用值得深入研究。本论文通过ALD技术在Fe/Ni-MOFs材料上负载NiO纳米颗粒,制备出NiO@Fe/Ni-MOFs复合材料,并探究其电催化活性和稳定性;利用ALD在TiO2上负载NiO纳米颗粒,制备出NiO/TiO2纳米材料并探究了其光催化性能。具体工作如下:(1)NiO@Fe/Ni-MOFs复合材料的制备及其电催化性能研究,本文首先通过酸-胺反应将Fe(hfac)2TMEDA接枝到Ni-MOFs的表面上,制备出Fe/Ni-MOFs材料,再利用ALD技术在Fe/Ni-MOFs材料上沉积NiO纳米颗粒。通过控制ALD循环数制备出了30、60和100循环数的NiO@Fe/Ni-MOFs纳米复合材料,并对其进行了X射线衍射(XRD)、产发射电子显微镜(SEM)、能量色散X射线光谱仪(EDS)和透射电子显微镜(TEM)表征。对复合材料的电化学性能进行了测试,测试结果表明通过ALD在Fe/Ni-MOFs表面沉积60循环数的NiO,制备出60循环数的NiO@Fe/Ni-MOFs复合材料电催化活性较高,能在碱性电解液中稳定工作8 h以上。(2)NiO/TiO2复合材料的制备及其光催化性能研究,通过ALD制备不同循环数的NiO/TiO2复合材料。以光催化降解苯酚为探针反应,探究ALD法制备的NiO/TiO2纳米材料的催化性能。还探究了其它不同因素对催化剂催化性能的影响,最后与浸渍法制备的催化剂对比。研究结果表明,15循环数的NiO/TiO2的光催化活性最高还具备良好的稳定性。苯酚溶液紫外光照4 h后原子层沉积法制备的NiO/TiO2催化剂的苯酚降解率达97.5%,浸渍法制备的NiO/TiO2催化剂的苯酚降解率为86.8%。通过XRD、SEM、EDS、TEM、原子吸收光谱(AAS)、氮气吸附脱附测试(BET)和H2-程序升温测试(H2-TPD)结果综合分析可知,ALD法成功的制备了NiO/TiO2纳米材料,ALD制备的NiO/TiO2纳米材料中,NiO在载体上分布的更均匀催化剂比表面积更大,ALD制备NiO/TiO2不会改变载体的表面形貌。
许春阳[4](2021)在《二氧化钛/石墨烯厚密电极离子通道结构调控与电化学性能》文中提出随着电子产品的蓬勃发展,现有商业电池和超级电容器的体积能量密度和充放电速度已经很难满足应用需求,开发具有高体积比容量和高倍率性能的负极是锂/钠离子电池研究重点之一。TiO2具有循环稳定性高、安全、环境友好和价格低廉等优点,有望用于商品化锂/钠离子电池。但是,TiO2固有的电子电导率和离子扩散系数都比较低,限制了其电化学性能的发挥。纳米化及碳复合等手段能有效提升TiO2负极的电化学性能,但目前文献报道的纳米TiO2/碳电极的面积负载量(面载量)还有待于提高,纳米化和碳复合还会导致电极的体积密度比较低。本文制备得到二氧化钛/石墨烯厚电极和致密电极,在厚密电极中设计了二氧化钛/石墨烯结构单元垂直取向排列,还构建了微流道阵列,目的是为了在获得高面积比容量和高体积比容量的同时还拥有较高的倍率性能。为获得高面积比容量,采用抽滤法构筑出具有海绵状三维多孔结构的厚电极(G@TiO2/G)。电极包含上下两层结构,上层为TiO2包覆石墨烯复合物,下层为石墨烯。在电极中,纳米片之间相互连通的大孔结构提了快速的离子传输通道。层层堆叠的石墨烯片不仅提供了坚固的框架结构,还改善了电子输运性能。与此同时,超小的TiO2纳米颗粒还提供了较短的离子扩散距离和赝电容快速存储能力。这些结构特点使得G@TiO2/G电极获得了较高的面积比容量和循环稳定性。作为锂离子电池负极时,TiO2面载量为25.5 mg cm-2的G@TiO2/G电极在4.27 m A cm-2电流密度下面积比容量高达5.63 m Ah cm-2,将自支撑G@TiO2/G电极在与自支撑磷酸钒锂正极匹配组装成全电池,以正负极总质量计算该电池能量密度为112 Wh kg-1。作为钠离子电池负极时,TiO2面载量为10.5 mg cm-2的电极在0.53 m A cm-2电流密度下面积比容量可达2.27 m Ah cm-2,同时G@TiO2/G电极在柔性储钠领域也展现出良好的应用前景。提出湿压法对蓬松的G@TiO2/G电极进行致密化的同时构筑定向结构的离子传输通道。相对于传统的干压法,湿压法能更有效提升电极的密度。在构筑G@TiO2/G厚密电极定向结构的基础上,采用金刚石线切割技术改变二氧化钛/石墨烯纳米片的结构取向,形成垂直取向排列的厚密电极(VATiO2-G)。垂直取向结构不仅提供了曲折度小的离子传输通道以加快离子扩散动力学,而且还提高了电极的电子电导率。用作锂离子电池负极时,VATiO2-G电极在2.8 m A cm-2电流密度下同时具有243 m Ah cm-3的高体积比容量和3.16 m Ah cm-2的高面积比容量。采用飞秒激光打孔技术,在二氧化钛/石墨烯纳米片水平定向堆叠的厚密电极(d G@TiO2/G)上成功构筑了平均孔径为9μm的微流道阵列结构。当阵列结构的孔间距为40μm时,电极的质量损失仅为4%,此时电极的致密度依然高达64.3%。微流道阵列结构极大加快了d G@TiO2/G电极的离子传输动力学。离子通过微流道阵列可直接到达电极底部,离子传输路径进一步缩短,离子扩散阻力显着降低。微流道阵列结构显着提升了d G@TiO2/G电极电化学储锂时的质量比容量、体积比容量、倍率性和循环稳定性能,并且孔阵列结构的孔间距越小,d G@TiO2/G电极的质量比容量、体积比容量越高、倍率性和循环稳定性越高。在d G@TiO2/G电极构筑孔间距为40μm微流道阵列后,在0.5C倍率下体积比容量从172 m Ah cm-3提高到266 m Ah cm-3,在10C倍率下电极体积比容量从15.8 m Ah cm-3提升至97 m Ah cm-3;在0.5C倍率下电极面积比容量也达到2.26m Ah cm-2。此外,纯石墨烯致密电极内构筑了微流道阵列结构后,其体积比容量和倍率性能也均得到提升。这一结果表明微流道阵列结构对提升二维纳米材料致密电极的电化学性能具有适用性。
吴智君[5](2021)在《可见光响应型TiO2基纳米管阵列的制备及其光电化学性能研究》文中研究说明环境和能源问题是当今人类生存和发展面临的两大难题,半导体光电催化技术被视为解决这些难题的最有效途径之一。TiO2纳米管阵列(TNTs)既能够直接利用太阳光能氧化去除污染物,又能电催化分解水生成氢气,是最具潜力的半导体光电催化剂之一。然而,TNTs的禁带较宽(Eg=3.0~3.2 eV),只能被仅占太阳光中3~5%的紫外光部分激发,而且光生电子-空穴对在迁移过程中又极易发生复合,这些缺陷极大地限制了 TNTs在环境和能源领域的应用。除此之外,TNTs需经过高温煅烧(≥400℃)转变为特定晶型才能表现出一定的光电化学性能,此过程无疑也给环境和成本带来巨大的压力。本文从制备成本和节能环保的角度出发,通过不同的方法对TNTs进行Fe3+离子掺杂、MoS2复合改性的探究,实现低温、简便、快捷地制备光电化学综合性能优异的TiO2基纳米管阵列。主要研究结果如下:(1)采用电化学循环伏安沉积的方法制备了MoS2/TNTs复合材料,并利用响应面试验设计对制备的工艺条件进行优化,改善了传统水热法反应温度高、加热时间长以及MoS2团聚度高等缺陷。结果表明,所制备的材料具有较强的可见光响应、更小的禁带宽度和高度有序的管状阵列结构;当沉积圈数为20圈、扫描速率为51.00mV/s时,其在可见光下对甲基橙(MO)溶液的降解率为82.98%,较改性前提高了 48.82%;当沉积圈数为24圈、扫描速率为48.23 mV/s时,其在电流密度-10mAcm-2处的析氢过电位为-173.62 mV,较TNTs降低了 346.48 mV,且材料在多次循环使用后仍表现出良好的光电化学性能。(2)采用水助低温结晶的方法,以非晶态的TNTs为基材,在常压中低温(≤80℃)条件下制备出Fe3+嵌入式掺杂的TNTs,重点考察了 Fe(NO3)3溶液浓度、反应时间和反应温度对光催化性能的影响,并利用响应面试验设计优化制备的工艺条件。结果表明,Fe3+的引入并未破坏其管状阵列结构,并且Fe3+成功进入了 TiO2的晶格中,其带隙宽度由TNTs的3.21 eV缩短到2.46 eV,光响应范围拓展到可见光区域。光催化降解污染物性能方面,当Fe(NO3)3溶液浓度为0.30 mol/L、反应温度为75℃、反应时间为8.42 h时,Fe-TNTs对MO溶液的降解率为95.96%,较掺杂前提高了61.81%,经过5次循环使用后仍具有良好的可见光催化活性;电催化析氢性能方面,0.2 mol/L Fe(NO3)3溶液下所制备材料的析氢过电位为-383.56 mV,较掺杂前降低了136.70 mV。(3)通过水助低温结晶法和电化学循环伏安沉积法,低耗环保地制备出MoS2/Fe-TNTs三元复合材料。结果表明,沉积的MoS2纳米颗粒在Fe-TNTs表面形成了丰富的暴露活性位点,并且未破坏其原有的晶体结构,带隙宽度缩短为2.13 eV,光响应范围拓展到可见光区域。其在可见光下反应120 min后对MO溶液的降解率为76.33%,较TNTs提高了 42.17%,析氢过电位为-228.27 mV,较TNTs降低了 291.99 mV,所制备的材料具备一定的光催化降解污染物活性和较为优异的电催化析氢性能;析氢性能的提升一方面可能是由于MoS2在材料表面形成丰富的反应活性位点,另一方面可能是由于TiO2→Fe3+→MoS2的电子传递模式提高了材料电子的转移效率;但在材料较窄的能带隙中,一部分Fe3+也会成为光生电子-空穴对的复合中心,从而对光催化性能产生影响。
吴启亮[6](2021)在《基于氧空位的光热协同水分解制氢机理研究》文中研究表明自古以来,太阳便作为万物之源,直接或间接为人所用。工业革命令化石燃料的使用成为主流能量来源,能源革命使清洁、可再生能源的发展成为现阶段主要目标。氢能由于单位热值高、燃烧产物环保、能够匹配工业生活需求,而展现出重要的价值。氧空位(Oxygen Vacancy,VO)是光化学、热化学中常见缺陷形式,在金属氧化物半导体中由极高温度处理(约>1000℃)或紫外光照射获得,并表现出直接分解水的强还原能力。利用光化学反应得到表面光致VOs(Photo-induced Oxygen Vacancies,VOs),在高温环境中与水进行热化学反应制取氢气,实现在材料晶格氧处光、热能量的分步响应。基于氧空位的光热协同水分解制氢反应具有太阳能全光谱利用特征、高能量利用效率、高?能利用效率的创新、清洁、前景广阔的太阳能利用方式。本文基于TiO2材料,获得了光热协同水分解产氢机理:hv+2 Ti4++OL2-→2 Ti3++VO+1/2 O2(光反应阶段)2 Ti3++VO+H2O→2 Ti4++OL2-+H2(热反应阶段)并探究了多种形貌纳米TiO2及其Fe掺杂改性材料(Fe-TiO2)的光热协同反应能力。研究结果表明,溶胶-凝胶法制备的纳米颗粒相比水热法制备的纳米片及纳米线,体相内缺陷较多,光响应范围更大但载流子复合强度高,VOs形成能力差,光热协同水分解产氢量为0.75μmol/g。Fe掺杂改性促进了材料光反应过程中光致VOs的形成。半导体材料制氢能力与光致VOs形成能力呈现正相关,表明VOs的数量是决定水分解效率的关键因素。此外,针对同一形貌TiO2上不同Fe掺杂量的对比,能够得出,0.5%质量分数的Fe离子掺杂产氢效果最佳,过高的掺杂导致复合中心形成,抑制光生VOs产生。为了对比不同种类材料的光致VOs水分解能力,制备了一批质量分数0.5%过渡金属(Fe、Cu、Co、Ni、Zn)掺杂的TiO2纳米颗粒材料。金属离子的掺杂引入,极大地拓宽了光响应范围,增强了载流子分离和寿命,降低了电子传输阻抗,促进光致VOs的形成。在制备的M-TiO2材料中,Fe-TiO2的产氢量最高,约为9.73μmol/g。增强的反应机理为:hv+Ti4++Mx++OL2-→Ti3++M(x-1)++VO+1/2 O2(光反应阶段)Ti3++M(x-1)++VO+H2O→Ti4++Mx++OL2-+H2(热反应阶段)在实验基础上,根据第一性原理方法,比较M-TiO2材料表面光生VOs的光、热反应路径。计算结果表明,金属掺杂有效降低光反应阶段表面VOs形成能。然而,氧空位-水热反应路径中的氢气分子形成步骤具有最高能垒,限制了低表面能VOs的反应进行。由此推断,光生VOs的反应能力(“质”)与形成能力(“量”)是评价光热协同制氢材料的两个关键因素。为了改善减低氧空位形成能时反应能垒的增大现象,构建了Ni负载的Cu掺杂TiO2(NCT)材料。表面Ni基氧化物与Cu-TiO2构成异质结构,促进了电荷分离,延长了载流子寿命,进一步提高了光致氧空位形成能力。同时,交错的能带结构,使得光致VOs在Ni基氧化物中形成,相较于Cu-TiO2表面位点,制氢反应能垒大幅降低,实现了氧空位数量与活性的同步增强。负载率0.5%NCT产氢量为30.6μmol/g,是初始TiO2材料的近40倍。增强的光反应阶段机理如下:hv→h++e-Ti4++Cu2++2e-→Ti3++Cu+Ni2++5h++2 OL2-→Ni3++VO+O2同时,发现了表面缺陷对Ni离子的锚定效果,观察到随Ni离子溶度增加而产生的离子团聚与负载氧化物形式转变现象(NiO至Ni2O3)。在水分解制氢反应中,高价态Ni基氧化物与OH*形成层间强力氢键,阻止了氧空位附近OH*的断键与H2形成,实际产氢能力随Ni负载量呈现“火山型”。在作为对照的甲醇-水混合反应中,高价态Ni基氧化物由于表面正电荷富集,加速了甲酸路径的甲醇-水反应,实际产氢量随Ni负载量呈现线性增强,最佳产氢量为20.6 mmol/g。上述材料设计工作为材料工程领域提供了新的研究点,并对基于光致VOs的光热协同制氢反应在太阳能利用领域给予了很大的期望。
孔祥辉[7](2021)在《钛基/Ag3PO4复合材料制备及降解四环素废水研究》文中提出四环素类抗生素在国内使用量巨大,其废水会对生态环境带来潜在风险,因其含有萘酚环等人体和动物难以降解的结构,目前其去除手段并不成熟。TiO2光催化技术因其具有超强氧化还原能力、价格低廉且无二次污染,已成为最有潜力的处理技术。然而,TiO2的宽禁带、高电子-空穴复合率和较小的比表面积限制了其在实际中的应用。TiOF2是近年来新被发现的可见光催化剂、但也存在降解效率低、不稳定等实际问题。Ag3PO4具有良好的可见光响应,但其自身存在容易被光腐蚀的问题。本论文以制备良好太阳光光催化性能的钛基/Ag3PO4复合光催化剂为目标,先以钛酸丁酯与氢氟酸为前驱体,冰乙酸为溶剂,通过水热法180℃制备得到TiOF2晶体,再通过使用不同水热温度和磷酸盐制备出了 Ag3PO4/TiOF2和Ag3PO4/TiO2/TiOF2复合光催化剂,最后通过NaOH处理TiOF2后再复合得到OH-Ag3PO4/TiO2/TiOF2复合光催化剂。以盐酸四环素(TTCH)废水为模拟目标污染物,采用XRD、SEM、BET、FT-IR、UV-Vis DRs和PL等表征手段进行了分析,研究了样品的光催化性能并对降解机理进行了研究。结果如下所示:(1)当水热温度为90℃,磷酸氢二钠提供磷酸根时制备出Ag3PO4/TiOF2二元复合催化剂;当水热温度为180℃,磷酸钠提供磷酸根时,TiOF2可以向TiO2转化从而制备出Ag3PO4/TiO2/TiOF2三元复合催化剂;为了提高催化效果,将TiOF2用NaOH处理后再180℃水热复合得到OH-Ag3PO4/TiO2/TiOF2三元复合催化剂。(2)二元复合催化剂TiOF2:Ag3PO4-1:10中Ag3PO4晶粒变小并拥有较大的比表面积(46.58 m2/g),有利于催化剂表面产生更多的活性位点;其禁带宽度为2.25eV较纯TiOF2(3.29eV)有了显着降低,提高太阳光利用率;同时电子空穴复合率降低,光生载流子寿命增加。投加量为200 mg/L的TiOF2:Ag3PO4-1:10复合样品对10 mg/L盐酸四环素的降解率为66.45%,较纯Ag3PO4(63.63%)和纯TiOF2(12.41%)样品有一定提升且重复使用5次后降解效率仍有62.85%,这归因于Ag3PO4与TiOF2之间发生电子转移,使得磷酸银光生电子在其界面处转移到TiOF2纳米粒子上,降低磷酸银光腐蚀作用。捕获实验证明催化剂反应过程中·O2-起主导作用。(3)伴随TiO2的生成,三元复合催化剂TiO2/TiOF2:Ag3PO4-1:10拥有较大的比表面积(53.48 m2/g),利于提供更多的活性位点;其禁带宽度为1.80eV优于Ag3PO4(2.09eV),提高太阳光利用率;同时降低了电子空穴复合率,光生载流子寿命增加。投加量为200 mg/L的TiO2/TiOF2:Ag3PO4-1:10复合样品对10 mg/L的盐酸四环素的降解率为94.14%,远大于TiOF2:Ag3PO4-1:10复合样品,重复使用5次后降解效率仍有81.05%,这归因于Ag3PO4与TiO2和TiOF2之间发生电子转移,使得磷酸银光生电子容易在其界面处转移到TiO2和TiOF2纳米粒子上,降低磷酸银光腐蚀作用。捕获实验证明反应过程中·O2-和·OH起主导作用。(4)为提高催化效果先将TiOF2用NaOH处理得到OH-TiOF2再进行复合得到OH-Ag3PO4/TiO2/TiOF2 复合催化剂。复合样品 OH-TiO2/TiOF2:Ag3PO4-10:1 中 Ag3PO4 呈现出暴露{222}高能晶面的四面体形态,提升光催化效率;其表面粗糙且晶粒较小进而拥有更大的比表面积(74.25 m2/g),可以提供更多的活性位点;同时较TiO2/TiOF2:Ag3PO4-10:1拥有更低的的电子空穴复合率,光生载流子寿命增加。200 mg/L的OH-TiO2/TiOF2:Ag3PO4-10:1复合样品对10 mg/L的盐酸四环素的降解率为87.70%,较TiO2/TiOF2:Ag3PO4-10:1提升31.83%,重复使用5次后降解效率仍有84.71%。捕获实验证明实验过程中起主导作用的是·O2-。
叶荣飞[8](2021)在《碳基非贵金属催化剂的制备及在硝基芳烃、Cr(Ⅵ)还原中的应用》文中研究表明由于工业的发展,水体中富含一些有毒污染物,如对硝基苯酚(4-NP)、硝基苯(NB)、Cr(Ⅵ)等。高含量的此类污染物对生态环境、人类健康有着严重影响,而大自然对这些污染物的自我降解能力有限,因此越来越多的研究用于降解此类污染物,在诸多研究方法中催化还原此类污染物引起了越来越多的关注。高效型催化剂的研究是此领域的重难点,针对这些污染物,本文设计了三种由非贵金属(Ni、Cu、Co)组成的氮掺杂碳基催化剂分别为NNC、CNC、Co@NC-F,用于催化还原4-NP、NB和Cr(Ⅵ),其主要内容如下:一、NNC催化剂的制备、表征及在4-NP液相还原中的应用在为催化领域寻找一个可持续的未来时,有必要向大自然学习,利用廉价、丰富和可再生的生物质来制备催化剂。在此,采用一种简单绿色的方法,用于构建原位Ni金属纳米颗粒嵌入萝卜生物质衍生的N掺杂碳,为NNC系列催化剂。生物质表面含有丰富的基团,这在浸渍过程中提供了良好的金属离子附着点,随后在高温热解过程中进行碳热还原,原位生成了 Ni纳米粒子(NiNPs)。采用TEM、XRD、XPS、TGA等对合成的NNC催化剂进行了表征。分析表征结果发现Ni NPs更多地嵌入在生物质碳的内部,并均匀分散。在NNC系列催化剂中,NNC-2在4-NP液相还原中表现出最佳的催化性能,这是因为NNC-2具有比表面积大、N掺杂含量丰富、Ni-NC界面相互作用强的结构和组成优势。此外,NNC-2坚固耐用,可回收利用。NNC-2除具有良好的反应性能外,其经济效益和环境友好性也使其在4-NP液相还原及其他领域中具有工业应用前景。二、CNC系列催化剂的制备、表征及催化NB液相还原研究以生物质为前驱体,采用简便的合成工艺,构建高效、稳定、低成本的催化剂是本章的重点。在不添加其他试剂的情况下,利用南瓜、Cu盐制备均匀的Cu纳米颗粒(Cu NPs),内嵌于氮掺杂碳中。在这一系列催化剂中,800℃高温热解制备的催化剂CNC-800,液相还原NB时表现出优越的反应活性和良好的稳定性。实验研究和DFT计算都表明,Cu NPs与相邻碳层之间存在很强的相互作用,存在界面电子转移和Cu-Nx物种,其促进NB分子的吸附和活化。本章对界面催化驱动NB还原反应等方向的研究提供了新的思路,为高价值利用丰富、廉价的生物质在高效催化中的应用提供了新的方向。三、Co@NC-F系列催化剂的制备、表征及其在催化还原Cr(Ⅵ)中的应用以尿素、柠檬酸、氯化钠、六水合硝酸钴为原料,制备了 Co@NC-F系列催化剂,用于催化还原Cr(Ⅵ)。考察试剂加量对性能的影响,结果表明含尿素组分性能均优于无尿素组分;考察热解温度发现700℃热解制备的Co@NC-F 700催化剂在系列催化剂中效果最佳。通过多种表征方式,如SEM、TEM、XRD、XPS等,分析样品结构,含尿素组分的催化剂,钴纳米颗粒与氮掺杂碳之间相互协同,促进电荷转移,提高催化性能。Co@NC-F 700催化性能最佳,结合表征推测可能是由于其舒展的3D空间构型和大的比表面积,提供了丰富的活性位点,Co-Nx物种含量最多,这些有利于还原反应的发生。
张晋腾[9](2021)在《N-TiO2基材料光催化—芬顿协同降解染料及实际应用》文中指出工业革命以来,水资源污染变得越来越严重。光催化氧化污水不仅成本低和活性优异,而且可以利用储量巨大的太阳能。而在所有的材料中,TiO2具有很多突出的优点,但TiO2材料本身一些不可忽视的缺点限制了其在实际中的应用。针对这些缺点,我们首先对锐钛矿TiO2进行N掺杂来拓宽其对可见光的响应范围并改变其导电类型,然后分别在其上面负载CDs和含Co-POM助催化剂来抑制光生载流子的复合和增强催化降解能力,并将两种复合物分别应用于光催化和光催化-芬顿协同降解有机物。最后我们把N-TiO2基光催化剂应用于实际油田压裂返排液的处理。具体工作如下:1.通过简单机械混合而非传统水热或焙烧法将CDs与N-TiO2进行了复合,与通常几十分钟降解时间相比,CDs/N-TiO2复合物在5 min之内便可将RhB溶液几乎降解完全。并利用SPV和TPV探索CDs/N-TiO2复合物光催化降解RhB的深层次机理。2.通过简单酸浸渍法在N-TiO2表面负载Co-POM,并发现在20 m L 10mg/L RhB溶液中加入8 mg催化剂的情况下,可见光下40 min后便可降解完全。并且证明了将Co-POM负载到N-TiO2上不仅可以提高光生载流子分离效率,而且转移到Co-POM上的电子加速Co3+/Co2+离子对循环,提高了光催化-芬顿协同降解效率,复合物光催化-芬顿降解RhB的深层次机理通过SPV和TPV得到验证。3.我们探索了光催化-芬顿协同处理油田压裂返排液的工艺路线。最终在P25和芬顿试剂共存下,处理后出水COD值低于100 mg/L。最后,我们将所制备的CDs/N-TiO2和Co-POM/N-TiO2用于油田压裂返排液的处理,处理后出水的COD值与原液COD值相比COD去除率超过90%,验证了CDs/N-TiO2和Co-POM/N-TiO2在处理实际污水中的实用性。
赵晨灿[10](2021)在《TiO2/g-C3N4复合材料的制备及其光催化产氢性能分析》文中研究指明近年来,随着经济的快速发展,环境污染和能源危机已经成为人类社会的两个关键问题,因此迫切需要开发一种可持续发展的清洁能源以满足日益增长的全球能源需求。太阳能是地球上最丰富的自然能源之一。氢气具有高能量密度和零排放的特性,被认为是未来理想的能量载体。因此,将太阳能转化为可利用的氢能是解决能源危机和环境污染一种理想的途径。在半导体光催化剂的存在下,利用太阳能的光催化分解水已成为一种有前景的清洁、低成本和环保的生产氢气的方法。二氧化钛(TiO2)作为最有前途的光催化剂之一,由于其优良的稳定性,低成本,无毒等特性,已被广泛应用于光催化制氢。然而,较宽的带隙(Eg=3.2 e V)导致TiO2对可见光的利用率受限,快速的电子-空穴对的复合导致TiO2量子效率较低,这些因素限制了TiO2的进一步的应用。因此,为了增强可见光吸收,提高电子-空穴对的分离效率,设计和构建具有良好的带隙匹配性的TiO2基异质结光催化剂引起了越来越多的关注。石墨烯氮化碳(g-C3N4)因为其带隙较小,导带和价带合适,被认为是与TiO2构建异质结光催化剂的理想材料,因为它们可以吸收可见光,并且形成的能带排列有利于促进光生电荷的分离。迄今为止,人们已经以不同的方法致力于TiO2和g-C3N4的结合,然而,TiO2/g-C3N4异质结光催化剂的产氢性能依然不够高,这严重限制了其实际应用。本论文用半导体AgBr复合和助催化剂NiCoP负载的方法为了来提高TiO2/g-C3N4异质结的光催化活性。主要研究内容如下:(1)通过水热法和煅烧法制备了TiO2和g-C3N4,然后将TiO2与g-C3N4直接混合来构筑TiO2/g-C3N4异质结光催化剂,最后用窄带系半导体AgBr修饰来构筑TiO2/g-C3N4/AgBr复合光催化剂。探究了复合光催化剂的产氢活性,结果发现TiO2/g-C3N4/AgBr复合材料产氢率高达188.1μmol g-1h-1,相对于单一TiO2和TiO2/g-C3N4提高了3.03和2.72倍。光催化性能提升的原因是因为g-C3N4和AgBr的复合导致光生载流子分离和传输效率明显提升。(2)通过水热法制备了TiO2,然后以单氰胺溶液为前驱体,通过浸渍煅烧法将TiO2与g-C3N4复合,最后用助催化剂NiCoP负载来构筑TiO2/g-C3N4/NiCoP复合光催化剂。探究了复合光催化剂的产氢活性,结果发现TiO2/g-C3N4/NiCoP复合材料产氢率高达481.97μmol g-1 h-1,相对于TiO2和TiO2/g-C3N4提高了21.12和3.24倍。光催化性能提升的原因主要是因为g-C3N4和NiCoP的复合导致的光生载流子分离和传输效率明显提升。
二、掺Ni、Co、Cr、V的TiO_2纳米粒子制备与表征(论文开题报告)
(1)论文研究背景及目的
此处内容要求:
首先简单简介论文所研究问题的基本概念和背景,再而简单明了地指出论文所要研究解决的具体问题,并提出你的论文准备的观点或解决方法。
写法范例:
本文主要提出一款精简64位RISC处理器存储管理单元结构并详细分析其设计过程。在该MMU结构中,TLB采用叁个分离的TLB,TLB采用基于内容查找的相联存储器并行查找,支持粗粒度为64KB和细粒度为4KB两种页面大小,采用多级分层页表结构映射地址空间,并详细论述了四级页表转换过程,TLB结构组织等。该MMU结构将作为该处理器存储系统实现的一个重要组成部分。
(2)本文研究方法
调查法:该方法是有目的、有系统的搜集有关研究对象的具体信息。
观察法:用自己的感官和辅助工具直接观察研究对象从而得到有关信息。
实验法:通过主支变革、控制研究对象来发现与确认事物间的因果关系。
文献研究法:通过调查文献来获得资料,从而全面的、正确的了解掌握研究方法。
实证研究法:依据现有的科学理论和实践的需要提出设计。
定性分析法:对研究对象进行“质”的方面的研究,这个方法需要计算的数据较少。
定量分析法:通过具体的数字,使人们对研究对象的认识进一步精确化。
跨学科研究法:运用多学科的理论、方法和成果从整体上对某一课题进行研究。
功能分析法:这是社会科学用来分析社会现象的一种方法,从某一功能出发研究多个方面的影响。
模拟法:通过创设一个与原型相似的模型来间接研究原型某种特性的一种形容方法。
三、掺Ni、Co、Cr、V的TiO_2纳米粒子制备与表征(论文提纲范文)
(1)PDPB/TiO2复合材料的制备及其光催化性能的研究(论文提纲范文)
摘要 |
ABSTRACT |
第1章 绪论 |
1.1 引言 |
1.2 TiO_2在光催化领域的研究进展 |
1.2.1 TiO_2的优缺点 |
1.2.2 TiO_2的改性 |
1.3 聚二苯基丁二炔在光催化领域的研究进展 |
1.3.1 PDPB与ZnO复合 |
1.3.2 PDPB与SnO_2复合 |
1.3.3 PDPB中掺杂碳点(CDs) |
1.3.4 PDPB与C_3N_4复合 |
1.3.5 PDPB与Au和氧化石墨烯(GO)复合 |
1.4 罗丹明B废水常用处理方法 |
1.4.1 物理法 |
1.4.2 化学法 |
1.5 论文选题的意义 |
1.6 论文的主要研究内容及技术路线 |
1.6.1 论文研究的主要内容 |
1.6.2 技术路线 |
第2章 实验方法和仪器 |
2.1 实验药品与仪器 |
2.2 催化剂的制备 |
2.2.1 TiO_2制备 |
2.2.2 PDPB光催化剂的制备 |
2.2.3 PDPB/TiO_2和PDPB/Ag-TiO_2复合材料的制备 |
2.3 模拟太阳光下光催化降解实验 |
2.4 可见光下光催化降解实验 |
2.5 光电化学实验 |
2.5.1 光电流响应 |
2.5.2 电化学交流阻抗 |
2.5.3 循环实验 |
2.5.4 光催化活性物种捕获实验 |
第3章 PDPB/TiO_2复合材料的表征 |
3.1 引言 |
3.2 催化剂表征手段 |
3.3 结果与讨论 |
3.3.1 XRD分析 |
3.3.2 FT-IR分析 |
3.3.3 XPS分析 |
3.3.4 扫描电子显微镜(SEM)和透射电子显微镜(TEM)分析 |
3.3.5 N_2吸附-解吸分析 |
3.3.6 紫外可见漫反射分析 |
第4章 PDPB/TiO_2复合材料的光催化性能及机理研究 |
4.1 引言 |
4.2 光催化降解RhB性能研究 |
4.2.1 可见光照射下光催化剂降解RhB |
4.2.2 模拟太阳光下不同催化剂降解RhB |
4.3 PDPB/TiO_2光催化剂的稳定性研究 |
4.4 荧光光谱分析 |
4.5 瞬态光电流响应分析 |
4.6 电化学交流阻抗分析 |
4.7 光催化反应体系中的活性物种研究 |
4.8 PDPB/TiO_2光催化降解RhB机理研究 |
4.9 小结 |
第5章 PDPB/Ag-TiO_2复合材料的表征及光催化性能研究 |
5.1 引言 |
5.2 催化剂的制备 |
5.2.1 Ag-TiO_2制备 |
5.2.2 PDPB/Ag-TiO_2光催化剂的制备 |
5.3 结果与讨论 |
5.3.1 XRD分析 |
5.3.2 紫外可见漫反射分析 |
5.3.3 扫描电子显微镜(SEM)和透射电子显微镜(TEM)分析 |
5.3.4 N_2吸附-解吸分析 |
5.4 光催化降解RhB性能研究 |
5.4.1 可见光照射下光催化剂降解RhB |
5.4.2 模拟太阳光下不同催化剂降解RhB |
5.5 PDPB/Ag-TiO_2光催化剂的稳定性研究 |
5.6 光催化反应体系中的活性物种研究 |
5.7 小结 |
第6章 结论与展望 |
参考文献 |
致谢 |
(2)过渡金属掺杂的金属氧化物对Hg(Ⅱ)的电化学敏感机制研究(论文提纲范文)
摘要 |
Abstract |
第一章 绪论 |
1.1 引言 |
1.2 重金属离子的检测 |
1.2.1 重金属离子常见的检测方法 |
1.2.2 电化学检测重金属离子方法简介 |
1.2.3 电化学检测原理 |
1.3 纳米金属氧化物在修饰电极上的应用 |
1.4 过渡金属离子掺杂金属氧化物的研究现状 |
1.5 本论文研究的目的及主要内容 |
第二章 基于Ni掺杂增强Co_3O_4纳米片表面Co~(2+)/Co~(3+)氧化还原活性实现Hg(Ⅱ)的灵敏电化学检测 |
2.1 引言 |
2.2 实验部分 |
2.2.1 实验试剂 |
2.2.2 材料制备 |
2.2.3 实验仪器 |
2.2.4 不同Ni含量掺杂的多孔Co_3O_4纳米片电极的修饰 |
2.2.5 电化学实验 |
2.2.6 吸附试验 |
2.3 结果与讨论 |
2.3.1 检测策略 |
2.3.2 形貌和结构表征 |
2.3.3 电化学表征与优化 |
2.3.4 电化学检测Hg(II) |
2.3.5 选择性和抗干扰性 |
2.3.6 稳定性和重现性 |
2.3.7 检测机制的探究 |
2.3.8 实际水样的检测 |
2.4 本章小结 |
第三章 Fe掺杂策略诱导表面Fe~(2+)/Fe~(3+)循环同时活化TiO_2对Hg(Ⅱ)的电化学检测研究 |
3.1 引言 |
3.2 实验部分 |
3.2.1 实验试剂 |
3.2.2 材料制备 |
3.2.3 实验仪器 |
3.2.4 不同Fe含量掺杂的球形TiO_2纳米颗粒电极的修饰 |
3.2.5 电化学实验 |
3.2.6 吸附试验 |
3.3 结果与讨论 |
3.3.1 检测策略 |
3.3.2 形貌和结构表征 |
3.3.3 电化学表征与优化 |
3.3.4 电化学检测Hg(Ⅱ) |
3.3.5 选择性和抗干扰性 |
3.3.6 稳定性和重现性 |
3.3.7 检测机制的探究 |
3.3.8 实际水样的检测 |
3.4 本章小结 |
第四章 全文总结 |
参考文献 |
攻读硕士学位期间出版或发表的论着、论文 |
致谢 |
(3)原子层沉积法制备氧化镍纳米材料及其催化性能研究(论文提纲范文)
摘要 |
Abstract |
第一章 绪论 |
1.1 引言 |
1.2 ALD简介 |
1.2.1 ALD的发展 |
1.2.2 ALD的原理及优点 |
1.3 ALD技术的应用 |
1.3.1 ALD在电化学领域的应用 |
1.3.2 ALD在污水处理方面的应用 |
1.3.3 ALD在其它领域的应用 |
1.4 立题依据及研究内容 |
1.4.1 立题依据 |
1.4.2 研究内容 |
第二章 NiO@Fe/Ni-MOFs复合材料的制备及其电催化性能研究 |
2.1 引言 |
2.2 实验部分 |
2.2.1 实验试剂及仪器 |
2.2.2 催化剂工作电极的制备 |
2.2.3 NiO@Fe/Ni-MOFs的制备 |
2.2.4 NiO@Fe/Ni-MOFs的表征 |
2.2.5 电化学测试 |
2.3 结果与讨论 |
2.3.1 NiO@Fe/Ni-MOFs的表征 |
2.3.2 电化学性能测试 |
2.4 本章小结 |
第三章 原子层沉积法制备NiO/TiO_2纳米材料及其光催化性能探究 |
3.1 引言 |
3.2 实验部分 |
3.2.1 实验试剂 |
3.2.2 实验仪器 |
3.2.3 ALD制备NiO/TiO_2催化剂 |
3.2.4 浸渍法制备NiO/TiO_2催化剂 |
3.2.5 苯酚溶液标准曲线 |
3.2.6 光催化降解苯酚 |
3.2.7 NiO/TiO_2光催化剂的表征 |
3.3 结果与讨论 |
3.3.1 苯酚溶液标准曲线 |
3.3.2 光催化降解苯酚 |
3.3.3 催化剂表征 |
3.4 本章小结 |
第四章 主要结论与展望 |
4.1 主要结论 |
4.2 展望 |
致谢 |
参考文献 |
附录:作者在攻读硕士学位期间发表的论文 |
(4)二氧化钛/石墨烯厚密电极离子通道结构调控与电化学性能(论文提纲范文)
摘要 |
Abstract |
第1章 绪论 |
1.1 课题背景及研究的目的和意义 |
1.2 锂离子电池概述 |
1.2.1 锂离子电池的结构及工作原理 |
1.2.2 锂离子电池电极材料 |
1.3 钠离子电池概述 |
1.3.1 钠离子电池的结构及工作原理 |
1.3.2 钠离子电池电极材料 |
1.4 TiO_2的结构特征及电化学特性 |
1.4.1 TiO_2的结构特征 |
1.4.2 TiO_2嵌/脱锂 |
1.4.3 TiO_2嵌/脱钠 |
1.5 锂/钠离子电池中TiO_2负极材料的研究进展 |
1.5.1 锂离子电池中TiO_2负极材料的研究进展 |
1.5.2 锂离子电池中TiO_2负极材料的研究进展 |
1.5.3 锂/钠离子电池中TiO_2厚密电极的研究进展 |
1.6 本文的主要研究内容 |
第2章 实验材料及研究方法 |
2.1 实验原料和仪器设备 |
2.1.1 实验原料 |
2.1.2 仪器设备 |
2.2 材料制备方法 |
2.2.1 二氧化钛/石墨烯多孔电极的制备 |
2.2.2 二氧化钛/石墨烯纳米片垂直与水平取向厚密电极的制备 |
2.2.3 微流道阵列结构二氧化钛/石墨烯厚密电极的制备 |
2.3 材料表征方法 |
2.3.1 电镜表征分析 |
2.3.2 拉曼光谱分析 |
2.3.3 X射线衍射分析 |
2.3.4 氮气吸脱附测试 |
2.3.5 热重分析测试 |
2.3.6 电子电导率测试 |
2.3.7 致密度测试 |
2.4 电化学测试与分析 |
2.4.1 电极制备及电池装配 |
2.4.2 恒流充放电测试 |
2.4.3 循环伏安测试 |
2.4.4 交流阻抗谱测试 |
第3章 二氧化钛/石墨烯厚电极 |
3.1 引言 |
3.2 G@TiO_2/G电极的构筑和形貌表征 |
3.3 不同面载量G@TiO_2/G电极的电化学储锂性能 |
3.4 G@TiO_2/G//Li_3V_2(PO_4)_3全电池的电化学性能 |
3.5 不同面载量G@TiO_2/G电极的电化学储钠性能 |
3.5.1 低面载量G@TiO_2/G电极的储钠动力学分析 |
3.5.2 低面载量G@TiO_2/G电极的储钠性能 |
3.5.3 低面载量G@TiO_2/G电极的储钠性能 |
3.6 柔性电极储放钠离子初探 |
3.7 本章小结 |
第4章 具有定向离子传输通道的二氧化钛/石墨烯厚密电极 |
4.1 引言 |
4.2 离子定向传输VATiO_2-G厚密电极的构筑与表征 |
4.2.1 湿压法与干压法对比 |
4.2.2 VATiO_2-G厚密电极的表征 |
4.3 离子定向传输VATiO_2-G厚密电极的电化学性能研究 |
4.3.1 VATiO_2-G厚密电极的动力学分析 |
4.3.2 VATiO_2-G厚密电极的储锂性能 |
4.4 本章小结 |
第5章 具有微流道阵列结构的二氧化钛/石墨烯厚密电极 |
5.1 引言 |
5.2 dTiO_2@G/G电极内微流道阵列结构的构筑与表征 |
5.2.1 飞秒激光打孔参数对dTiO_2@G/G电极微米孔的影响 |
5.2.2 微流道阵列结构dTiO_2@G/G电极的表征 |
5.3 微流道阵列对电极内离子传输的促进作用 |
5.4 微流道阵列对dTiO_2@G/G电极储锂性能的影响 |
5.5 微流道阵列对dTiO_2@G/G电极储锂性能的影响 |
5.6 微流道阵列对二维材料电极的适用性 |
5.7 本章小结 |
结论 |
参考文献 |
攻读博士学位期间发表的论文及其它成果 |
致谢 |
个人简历 |
(5)可见光响应型TiO2基纳米管阵列的制备及其光电化学性能研究(论文提纲范文)
摘要 |
ABSTRACT |
1 绪论 |
1.1 引言 |
1.2 TiO_2纳米管的研究进展 |
1.2.1 TiO_2的晶体结构 |
1.2.2 TiO_2光催化机理 |
1.2.3 TiO_2电催化析氢机理 |
1.2.4 TiO_2纳米管的制备方法 |
1.2.5 TiO_2纳米管的改性 |
1.3 水助法低温结晶TiO_2的研究进展 |
1.3.1 水助法低温结晶TiO_2的机理 |
1.3.2 水助法低温结晶TiO_2的改性 |
1.4 TiO_2电催化析氢的研究进展 |
1.4.1 增加活性位点 |
1.4.2 引入TiO_2晶体缺陷 |
1.4.3 与碳材料复合 |
1.5 本课题的研究目的和意义 |
1.6 本课题的主要研究内容与创新点 |
1.6.1 主要研究内容 |
1.6.2 创新点 |
2 MoS_2/TiO_2纳米管阵列的快速制备及其光电化学性能研究 |
2.1 引言 |
2.2 实验部分 |
2.2.1 实验材料与试剂 |
2.2.2 实验仪器 |
2.2.3 MoS_2/TNTs的制备 |
2.2.4 样品的表征 |
2.2.5 光催化性能测试 |
2.2.6 电催化析氢性能测试 |
2.3 结果与讨论 |
2.3.1 扫描电子显微镜分析(SEM) |
2.3.2 X射线能谱分析(EDS) |
2.3.3 X射线衍射分析(XRD) |
2.3.4 紫外-可见漫反射光谱分析(UV-Vis DRS) |
2.3.5 光催化性能测试 |
2.3.6 电催化析氢性能测试 |
2.4 本章小结 |
3 Fe~(3+)掺杂TiO_2纳米管阵列的低温制备及其光电化学性能研究 |
3.1 引言 |
3.2 实验部分 |
3.2.1 实验材料与试剂 |
3.2.2 实验仪器 |
3.2.3 Fe-TNTs的制备 |
3.2.4 样品的表征 |
3.2.5 光催化性能测试 |
3.2.6 电催化析氢性能测试 |
3.3 结果与讨论 |
3.3.1 扫描电子显微镜分析(SEM) |
3.3.2 X射线能谱分析(EDS) |
3.3.3 X射线衍射分析(XRD) |
3.3.4 紫外-可见漫反射光谱分析(UV-Vis DRS) |
3.3.5 光催化性能测试 |
3.3.6 电催化析氢性能测试 |
3.4 本章小结 |
4 MoS_2/Fe-TiO_2纳米管阵列的低温制备及其光电化学性能研究 |
4.1 引言 |
4.2 实验部分 |
4.2.1 实验材料与试剂 |
4.2.2 实验仪器 |
4.2.3 MoS_2/Fe-TNTs的制备 |
4.2.4 样品的表征 |
4.2.5 光催化性能测试 |
4.2.6 电催化析氢性能测试 |
4.3 结果与讨论 |
4.3.1 扫描电子显微镜分析(SEM) |
4.3.2 X射线能谱分析(EDS) |
4.3.3 X射线衍射分析(XRD) |
4.3.4 紫外-可见漫反射光谱分析(UV-Vis DRS) |
4.3.5 光催化性能测试 |
4.3.6 电催化析氢性能测试 |
4.4 本章小结 |
5 结论与展望 |
5.1 结论 |
5.2 展望 |
参考文献 |
攻读研究生学位期间的主要成果 |
致谢 |
(6)基于氧空位的光热协同水分解制氢机理研究(论文提纲范文)
致谢 |
摘要 |
Abstract |
缩写表 |
第1章 绪论 |
1.1 引言 |
1.2 太阳能特征及利用方式 |
1.2.1 太阳能基本特征 |
1.2.2 太阳能的光利用 |
1.2.3 太阳能热利用方式 |
1.2.4 太阳能分级分质利用 |
1.3 太阳能化学方式制氢 |
1.3.1 太阳能燃料 |
1.3.2 光催化水分解制氢 |
1.3.3 热化学水分解制氢 |
1.3.4 光热协同反应方式 |
1.4 氧缺陷 |
1.4.1 缺陷的定义 |
1.4.2 缺陷的引入及作用 |
1.4.3 基于氧缺陷的光热协同水分解制氢方法 |
1.5 本文主要研究内容 |
参考文献 |
第2章 实验系统及各种表征设备 |
2.1 引言 |
2.2 材料制备 |
2.2.1 化学试剂 |
2.2.2 实验仪器 |
2.3 结构特征分析设备 |
2.3.1 高分辨透射电子显微镜 |
2.3.2 X射线衍射分析仪 |
2.4 元素组成分析设备 |
2.4.1 电子顺磁共振波谱仪 |
2.4.2 电感耦合等离子体原子发射光谱仪 |
2.4.3 同步辐射光源 |
2.5 光热协同材料光学性能分析设备 |
2.5.1 紫外-可见光分光漫反射光谱仪 |
2.5.2 固体光致发光光谱 |
2.6 光热协同反应水分解制氢系统 |
2.6.1 自制实验反应系统 |
2.6.2 光热协同水分解实验流程 |
2.7 电化学实验分析设备 |
2.7.1 三电极电化学测试系统 |
2.7.2 瞬态光电流响应测试 |
2.7.3 电化学阻抗谱测试 |
2.7.4 Mott-Schottky曲线测试 |
2.8 水分解制氢反应机理分析设备 |
2.8.1 X射线光电子能谱仪 |
2.8.2 气相色谱-质谱联用分析仪 |
2.8.3 原位漫反射傅里叶变换红外光谱 |
2.9 理论计算分析方法 |
2.9.1 密度泛函理论 |
2.9.2 理论计算软件 |
2.9.3 初始计算模型 |
2.10 本章小结 |
参考文献 |
第3章 基于TiO_2的光热协同水分解制氢机理 |
3.1 引言 |
3.2 本章材料制备 |
3.3 结果与讨论 |
3.3.1 TiO2 材料特征 |
3.3.2 TiO2 光学特征 |
3.3.3 TiO_2光热协同制氢反应机理及效果 |
3.4 本章小结 |
参考文献 |
第4章 多种纳米结构TiO_2的氧空位形成能力差异 |
4.1 引言 |
4.2 研究思路 |
4.2.1 基于纳米结构设计的材料优化手段 |
4.2.2 基于铁金属掺杂的材料改性手段 |
4.3 本章材料制备方法及理论计算模型 |
4.3.1 不同纳米结构TiO_2材料制备方法 |
4.3.2 水分解反应路径理论计算模型 |
4.4 结果与讨论 |
4.4.1 TiO_2光热协同半导体材料的形貌表征 |
4.4.2 TiO_2光热协同材料的水分解产氢性能 |
4.4.3 TiO_2光热协同材料的氧空位形成能力表征 |
4.4.4 不同Fe掺杂质量分数的纳米颗粒TiO_2光热协同水分解制氢效果 |
4.5 本章小结 |
参考文献 |
第5章 多种元素掺杂TiO_2的氧空位反应能力差异 |
5.1 引言 |
5.2 研究思路 |
5.2.1 元素掺杂改性半导体材料 |
5.2.2 水分解反应的理论研究 |
5.3 本章材料制备方法与理论计算模型 |
5.3.1 本章实验材料制备方法 |
5.3.2 水分解反应路径理论计算模型 |
5.4 结果与讨论 |
5.4.1 光热协同材料M-TiO_2的结构表征 |
5.4.2 光热协同分解水制氢的光反应强化 |
5.4.3 光热协同材料M-TiO_2的水分解制氢实验 |
5.4.4 光热协同分解水制氢的热反应强化 |
5.5 本章小结 |
参考文献 |
第6章 基于缺陷锚定的镍基负载耦合光热增强机理 |
6.1 引言 |
6.2 研究思路 |
6.2.1 基于缺陷的材料修饰工程 |
6.2.2 镍基金属负载改性 |
6.3 本章材料制备方法与理论计算模型 |
6.3.1 本章光热协同实验材料制备方法 |
6.3.2 水分解反应路径理论计算模型 |
6.4 结果与讨论 |
6.4.1 NCT材料特性 |
6.4.2 NCT材料的光热协同制氢效果 |
6.4.3 NCT材料的优化特征研究 |
6.4.4 基于Ni负载改性的三次增强型光热协同反应机理 |
6.4.5 原位漫反射傅里叶变换红外光谱 |
6.5 本章小结 |
参考文献 |
第7章 本文总结及展望 |
7.1 本文总结 |
7.2 创新之处 |
7.3 未来展望 |
作者简历 |
(7)钛基/Ag3PO4复合材料制备及降解四环素废水研究(论文提纲范文)
摘要 |
ABSTRACT |
1 绪论 |
1.1 研究背景与意义 |
1.2 四环素类抗生素废水的特点及处理技术 |
1.2.1 四环素类抗生素废水的特点 |
1.2.2 四环素类抗生素废水的处理技术 |
1.3 TiO_2、TiOF_2光催化氧化剂的研究进展 |
1.3.1 TiO_2、TiOF_2与TiO_2/TiOF_2光催化剂的特点与制备 |
1.3.2 提高TiO_2、TiOF_2光催化性能的方法与机理 |
1.4 Ag_3PO_4光催化氧化剂的研究进展 |
1.4.1 Ag_3PO_4光催化剂的特点与制备 |
1.4.2 提高Ag_3PO_4光催化性能的方法与机理 |
1.5 研究内容与技术路线 |
1.5.1 研究内容 |
1.5.2 技术路线 |
2 实验材料及研究方法 |
2.1 主要药品与仪器 |
2.1.1 主要药品 |
2.1.2 主要仪器 |
2.2 催化剂表征分析 |
2.2.1 晶型分析 |
2.2.2 形貌分析 |
2.2.3 比表面积分析 |
2.2.4 表面基团分析 |
2.2.5 光吸收性能分析 |
2.2.6 电子空穴复合分析 |
2.3 光催化性能研究 |
2.3.1 催化剂降解性能研究 |
2.3.2 活性物种研究 |
2.3.3 催化剂对污染物降解过程研究 |
2.3.4 重复性研究 |
3 Ag_3PO_4/TiOF_2光催化剂的合成及其光催化性能研究 |
3.1 Ag_3PO_4/TiOF_2复合光催化剂的制备 |
3.2 结果与讨论 |
3.2.1 晶型分析 |
3.2.2 形貌分析 |
3.2.3 比表面积分析 |
3.2.4 表面基团分析 |
3.2.5 光吸收性能分析 |
3.2.6 电子空穴复合分析 |
3.2.7 光催化性能研究 |
3.3 机理探究 |
3.4 本章小结 |
4 Ag_3PO_4/TiO_2/TiOF_2光催化剂的合成及其光催化性能研究 |
4.1 Ag_3PO_4/TiO_2/TiOF_2复合光催化剂的制备 |
4.2 结果与讨论 |
4.2.1 晶型分析 |
4.2.2 形貌分析 |
4.2.3 比表面积分析 |
4.2.4 表面基团分析 |
4.2.5 光吸收性能分析 |
4.2.6 电子空穴复合分析 |
4.2.7 光催化性能研究 |
4.3 机理探究 |
4.4 本章小结 |
5 结论与展望 |
5.1 结论 |
5.2 展望 |
参考文献 |
致谢 |
附录 |
(8)碳基非贵金属催化剂的制备及在硝基芳烃、Cr(Ⅵ)还原中的应用(论文提纲范文)
摘要 |
Abstract |
第一章 绪论 |
1.1 引言 |
1.2 碳基催化剂简介 |
1.2.1 一维碳基催化剂 |
1.2.2 二维碳基催化剂 |
1.2.3 三维碳基催化剂 |
1.3 杂原子掺杂的碳催化剂简述 |
1.3.1 单原子掺杂的碳基催化剂 |
1.3.2 多原子掺杂的碳基催化剂 |
1.4 M-N-C类碳基催化剂 |
1.4.1 贵金属M-N-C类碳基催化剂 |
1.4.2 非贵金属M-N-C类催化剂 |
1.4.3 生物质类M-N-C催化剂 |
1.5 本文的研究背景及研究内容 |
1.5.1 本文的研究背景 |
1.5.2 本文的研究思路及主要内容 |
第二章 实验技术 |
2.1 实验所用试剂与仪器设备 |
2.1.1 实验药品试剂 |
2.1.2 实验仪器设备 |
2.2 催化剂的制备 |
2.2.1 NNC生物质基催化剂的制备 |
2.2.2 CNC系列催化剂的制备 |
2.2.3 Co@NC-F纳米花状催化剂的制备 |
2.3 催化剂表征测试手段 |
2.3.1 X射线衍射分析(XRD) |
2.3.2 场发射扫描电镜分析(SEM) |
2.3.3 透射电子显微镜分析(TEM) |
2.3.4 场发射透射电镜分析(HRTEM) |
2.3.5 X光电子能谱仪分析(XPS) |
2.3.6 N_2吸附-脱附表征分析 |
2.3.7 拉曼光谱分析(Raman) |
2.3.8 热重分析(TGA) |
2.3.9 磁强计测试(VSM) |
2.3.10 红外光谱表征(FT-IR) |
2.3.11 电感耦合等离子体表征(ICP) |
第三章 NNC催化剂的制备、表征及在4-NP液相还原中的应用 |
3.1 引言 |
3.2 催化剂的制备 |
3.3 催化剂的表征 |
3.3.1 催化剂的TEM、HRTEM及EDS分析 |
3.3.2 催化剂的XRD、FT-IR、TGA、Raman、N_2吸附-脱附表征 |
3.3.3 NNC的XPS表征分析 |
3.4 催化实验及机理 |
3.4.1 NNC作用NHR反应 |
3.4.2 NNC作用NHR的反应动力学分析 |
3.4.3 催化剂的重复使用性能 |
3.5 本章小结 |
第四章 CNC系列催化剂的制备、表征及催化NB液相还原研究 |
4.4 CNC系列催化剂的表征 |
4.4.1 XRD表征 |
4.4.2 SEM、TEM、HRTEM及EDS Mapping表征 |
4.4.3 红外分析 |
4.4.4 N_2吸附-脱附、TGA、Raman表征 |
4.4.5 样品的XPS分析 |
4.5 计算细节 |
4.6 催化性能测试 |
4.7 CNC-800作用NB还原的机理考察 |
4.7.1 CNC-800的氧化处理 |
4.7.2 动力学分析 |
4.7.3 DFT计算 |
4.8 催化剂的循环使用试验 |
4.9 本章小结 |
第五章 Co@NC-F系列催化剂的制备、表征及其在催化还原Cr(Ⅵ)中的应用 |
5.1 引言 |
5.2 Co@NC-F系列催化剂的制备 |
5.3 催化剂的表征方法及数据分析 |
5.3.1 Co@NC-F的SEM、TEM表征分析 |
5.3.2 Co@NC-F 700的HRTEM、EDS Mapping表征 |
5.3.3 Co@NC-F的XRD、Raman、N_2-吸附脱附分析 |
5.3.4 Co@NC-F的XPS表征 |
5.4 催化剂的活性评价 |
5.4.1 合成条件对催化性能的影响 |
5.4.2 Co@NC-F 700催化Cr(Ⅵ)还原中的反应热力学及动力学分析 |
5.5 循环性能测试 |
5.6 本章小结 |
结论与展望 |
参考文献 |
攻读学位期间发表的学术成果 |
致谢 |
(9)N-TiO2基材料光催化—芬顿协同降解染料及实际应用(论文提纲范文)
摘要 |
abstract |
第一章 绪论 |
1.1 引言 |
1.2 光催化、光催化-芬顿协同的基本原理 |
1.3 TiO_2简介 |
1.3.1 TiO_2的基本性质 |
1.3.2 TiO_2的合成方法 |
1.4 TiO_2光催化剂改性 |
1.4.1 离子掺杂 |
1.4.2 贵金属负载 |
1.4.3 多金属氧酸盐负载 |
1.4.4 异质结构筑 |
1.5 TiO_2基材料光催化-芬顿协同降解进展 |
1.6 立题思想与研究内容 |
第二章 可见光下CDs/N-TiO_2降解RhB性能及机理研究 |
2.1 引言 |
2.2 实验部分 |
2.2.1 实验试剂和仪器 |
2.2.2 CDs的制备 |
2.2.3 TiO_2凝胶和纳米TiO_2的制备 |
2.2.4 N-TiO_2的制备 |
2.2.5 CDs/N-TiO_2的制备 |
2.2.6 CDs/N-TiO_2的表征仪器 |
2.2.7 可见光下降解RhB |
2.2.8 模拟太阳光下降解Cr(Ⅵ) |
2.3 结果和讨论 |
2.3.1 结构和形貌表征 |
2.3.2 光学和电化学性能 |
2.4 CDs/N-TiO_2的光催化性能 |
2.4.1 CDs/N-TiO_2光催化性能的增强 |
2.4.2 xCDs/N-TiO_2的光催化性能 |
2.4.3 CDs/N-TiO_2的光催化剂稳定性 |
2.4.4 不同催化剂量的光催化性能 |
2.4.5 光催化剂机理的探究 |
2.4.6 模拟太阳光下降解Cr(Ⅵ) |
2.5 本章小结 |
第三章 可见光下Co-POM/N-TiO_2光催化-芬顿协同降解RhB性能及机理研究 |
3.1 引言 |
3.2 实验部分 |
3.2.1 实验试剂和仪器 |
3.2.2 纳米TiO_2及N-TiO_2的制备 |
3.2.3 Co-POM/N-TiO_2的制备 |
3.2.4 Co-POM的制备 |
3.2.5 Co-POM/N-TiO_2的表征仪器 |
3.2.6 可见光催化-芬顿降解RhB |
3.3 结果和讨论 |
3.3.1 结构和形貌表征 |
3.3.2 光学和电化学性能 |
3.4 Co-POM/N-TiO_2的光催化-芬顿性能 |
3.4.1 Co-POM/N-TiO_2的光催化-芬顿性能的增强 |
3.4.2 不同Co-POM负载量Co-POM/N-TiO_2的光催化-芬顿性能 |
3.4.3不同H_2O_2量下的光催化-芬顿性能 |
3.4.4 不同p H下的光催化-芬顿性能 |
3.4.5Co-POM/N-TiO_2的光催化剂稳定性 |
3.4.6 光催化-芬顿潜在机理的探究 |
3.5 本章小结 |
第四章 TiO_2基光催化复合材料在处理油田压裂返排液中的应用研究 |
4.1 引言 |
4.2 实验部分 |
4.2.1 实验试剂与仪器 |
4.2.2 预处理-混凝 |
4.2.3 UV/Fenton处理油田压裂返排液 |
4.2.4 光催化法处理油田压裂返排液 |
4.2.5 UV/P25/Fenton法处理油田压裂返排液 |
4.2.6 UV/P25/Fenton/草酸根体系处理压裂返排液 |
4.2.7 Vis/CDs/N-TiO_2/Fenton/草酸根法和Vis/Co-POM/N-TiO_2/Fenton/草酸根法处理压裂返排液. |
4.3 本章小结 |
第五章 总结与展望 |
参考文献 |
作者简介及攻读硕士学位期间的科研成果 |
致谢 |
(10)TiO2/g-C3N4复合材料的制备及其光催化产氢性能分析(论文提纲范文)
摘要 |
Abstract |
第一章 绪论 |
1.1 前言 |
1.2 光催化制氢原理 |
1.3 TiO_2光催化剂 |
1.3.1 TiO_2光催化剂的结构特点 |
1.3.2 影响TiO_2光催化剂产氢性能的因素 |
1.4 提高TiO_2光催化剂性能的方法 |
1.4.1 形貌调控 |
1.4.2 元素掺杂 |
1.4.3 表面修饰 |
1.4.4 半导体复合 |
1.5 TiO_2/g-C_3N_4复合材料的研究进展 |
1.5.1 元素掺杂TiO_2/g-C_3N_4复合材料研究进展 |
1.5.2 形貌调控TiO_2/g-C_3N_4复合材料研究进展 |
1.5.3 TiO_2/g-C_3N_4复合材料半导体复合的研究进展 |
1.5.4 TiO_2/g-C_3N_4复合材料表面修饰的研究进展 |
1.6 本课题研究意义和主要内容 |
第二章 TiO_2/g-C_3N_4/AgBr复合材料的制备及其光催化性能分析 |
2.1 引言 |
2.2 实验部分 |
2.2.1 实验药品和实验仪器 |
2.2.2 TiO_2/g-C_3N_4/AgBr复合材料的制备 |
2.2.3 光催化制氢活性测试 |
2.2.4 光催化降解染料活性测试 |
2.2.5 光电化学测试 |
2.3 结果与讨论 |
2.3.1 光催化剂的表征 |
2.3.2 光催化性能研究 |
2.3.3 光催化性能增强机制研究 |
2.3.4 光催化机理研究 |
2.4 本章小结 |
第三章 TiO_2/g-C_3N_4/NiCoP复合材料的制备及其光催化性能分析 |
3.1 引言 |
3.2 实验部分 |
3.2.1 实验药品和实验仪器 |
3.2.2 TiO_2/g-C_3N_4/NiCoP复合材料的制备 |
3.2.3 光催化制氢活性测试 |
3.2.4 光电化学测试 |
3.3 结果与讨论 |
3.3.1 光催化剂的筛选 |
3.3.2 光催化剂的表征 |
3.3.3 光催化性能制氢性能和稳定性研究 |
3.3.4 光催化性能增强机制研究 |
3.3.5 光催化机理研究 |
3.4 本章小结 |
第四章 结论与展望 |
4.1 结论 |
4.2 展望 |
参考文献 |
致谢 |
个人简历 |
攻读硕士期间发表的学术论文及其他研究成果 |
四、掺Ni、Co、Cr、V的TiO_2纳米粒子制备与表征(论文参考文献)
- [1]PDPB/TiO2复合材料的制备及其光催化性能的研究[D]. 王荣. 长春理工大学, 2021(02)
- [2]过渡金属掺杂的金属氧化物对Hg(Ⅱ)的电化学敏感机制研究[D]. 徐倩倩. 淮北师范大学, 2021
- [3]原子层沉积法制备氧化镍纳米材料及其催化性能研究[D]. 陶明雨. 江南大学, 2021(01)
- [4]二氧化钛/石墨烯厚密电极离子通道结构调控与电化学性能[D]. 许春阳. 哈尔滨工业大学, 2021(02)
- [5]可见光响应型TiO2基纳米管阵列的制备及其光电化学性能研究[D]. 吴智君. 中南林业科技大学, 2021(01)
- [6]基于氧空位的光热协同水分解制氢机理研究[D]. 吴启亮. 浙江大学, 2021(01)
- [7]钛基/Ag3PO4复合材料制备及降解四环素废水研究[D]. 孔祥辉. 西安科技大学, 2021(02)
- [8]碳基非贵金属催化剂的制备及在硝基芳烃、Cr(Ⅵ)还原中的应用[D]. 叶荣飞. 扬州大学, 2021(08)
- [9]N-TiO2基材料光催化—芬顿协同降解染料及实际应用[D]. 张晋腾. 吉林大学, 2021
- [10]TiO2/g-C3N4复合材料的制备及其光催化产氢性能分析[D]. 赵晨灿. 沈阳师范大学, 2021(09)