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TiO2因具有化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定、價(jià)格低廉、無(wú)二次污染等優(yōu)點(diǎn)成為應(yīng)用最廣的光催化材料，同時(shí)，通過(guò)對(duì)TiO2的表面修飾或后處理，合成系列的新型功能材料，也成為當(dāng)前材料、催化等研究領(lǐng)域的熱點(diǎn)。由于這些功能材料大多為半導(dǎo)體材料，因此，除了本身具有的光電、吸附、分離等特殊功能外，同時(shí)還具備光催化特性。本論文合成了磺化鈦(SO42-/TiO2)、鈦酸納米管和SiO2層柱狀鈦酸三種功能材料，由于這三種材料都是在TiO2的基礎(chǔ)上合成出來(lái)的，且在本論文中只研究它們的光催化性能，因此，稱它們?yōu)殁伝獯呋牧?。通過(guò)X—射線衍射(XRD)、透射電子顯微鏡(TEM)、BET、熱重(TG)等分析手段對(duì)三種催化材料的結(jié)構(gòu)和特性作了表征，并系統(tǒng)研究了這三種材料的光催化性能。主要結(jié)論如下： 磺化鈦(SO42-/TiO2)可以通過(guò)在TiO2表面負(fù)載SO42-制得，TiO2表面負(fù)載SO2-4后，可以有效的克服TiO2晶粒隨著焙燒溫度的升高增大過(guò)快的缺點(diǎn)，提高TiO2從銳鈦礦向金紅石轉(zhuǎn)變的轉(zhuǎn)晶溫度，TiO2在500℃焙燒時(shí)即出現(xiàn)大量金紅石相，而SO2-4/TiO2在焙燒溫度高于700℃時(shí)，才出現(xiàn)金紅石相。此外，TiO2表面負(fù)載SO2-4后，使催化劑表面的酸性增強(qiáng)，TiO2表面只有Lewis酸位，而SO2-4/TiO2催化劑表面同時(shí)存在Lewis酸位和Bronsted酸位。對(duì)TiO2和SO2-4/TiO2光催化劑晶相組成的分析及Cr(Ⅵ)在催化劑上吸附行為的研究表明：TiO2光催化還原Cr(Ⅵ)的效率由Cr(Ⅵ)在TiO2上的吸附量和TiO2中銳鈦礦含量共同決定，而SO2-4/TiO2光催化還原Cr(Ⅵ)的效率除了受吸附量和銳鈦礦含量的影響外，催化劑表面酸量也是影響Cr(Ⅵ)光催化還原的一個(gè)重要因素。鈦酸納米管采用TiO2和10mol·L-1NaOH水熱反應(yīng)合成。由于在水熱合成過(guò)程中引入了間歇碾磨步驟，改善了反應(yīng)物間的傳質(zhì)，有效地避免了床層效應(yīng)，因此，合成出的納米管純度較高、比表面積較大。未焙燒納米管的結(jié)構(gòu)組成為H2Ti2O5·H2O，比表面積為263.5m2．g-1(原料TiO2的比表面積小于10m2·g-1)．隨著焙燒溫度的升高，納米管逐漸轉(zhuǎn)變?yōu)榧{米棒，組成由鈦酸變?yōu)殇J鈦礦，其中400℃焙燒的納米管為鈦酸和銳鈦礦的混晶相。不同溫度下焙燒的納米管對(duì)MB的降解率不同，隨著焙燒溫度的升高，納米管對(duì)MB的降解率逐漸增加，400℃焙燒的納米管對(duì)MB具有最高的降解率(光照1h的降解率為84.5％)，焙燒溫度高于400℃，降解率逐漸下降。納米管光催化降解MB的效率是由MB在納米管上的吸附量以及納米管的晶相組成和結(jié)晶度共同決定的。 通過(guò)對(duì)SiO2層柱狀鈦酸制備過(guò)程中一些關(guān)鍵條件的討論，合成出了層間距為1.45nm、比表面積為133.3 m2·g-1的SiO2層柱狀鈦酸材料，研究了其光催化降解MB的效率，結(jié)果表明：與層狀K2Ti4O9和H2Ti4O9相比，SiO2層柱狀鈦酸的層間距增大，有更多的MB進(jìn)入層間，使得MB在SiO2層柱狀鈦酸上的吸附量增加，從而提高了其對(duì)MB的光催化降解效率。

    關(guān)鍵詞：
    鈦基光催化材料 功能材料 光催化性能 結(jié)構(gòu)表征 水熱合成
    作者：
    江芳
    學(xué)位授予單位：
    南京大學(xué)
    授予學(xué)位：
    博士
    學(xué)科專業(yè)：
    環(huán)境工程
    導(dǎo)師姓名：
    鄭正 鄭壽榮
    學(xué)位年度：
    2006
    語(yǔ)種：
    中文
    分類號(hào)：
    TB34