二氧化鈦-半導體金屬氧化物復合納米纖維材料的制備及光催化性質研究.pdf

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

2、能納米材料東北師范大學學位評定委員會2011年6月摘要目前，能源危機和環(huán)境污染日益嚴重，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n型半導體Ti02作為電極發(fā)生光電化學反應分解水以來，Ti02成為半導體光電化學領域的研究熱點。然而Ti02光催化劑在實際應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。針對這些難題，本論文對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、光譜響應范圍至可見光區(qū)。采用溶膠凝膠過程、靜電紡絲技術、水熱合成相結合的方法，分別制備了單相Ti02納米粒子、二氧化鈦／半導體金屬氧化物復合納米纖維光催化材料，并對光催化活性進行了探討研究，獲得了具有一定價值與原創(chuàng)性的研究成果。具體研究內容如下：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Cd190H調控粒子形貌和晶相機理進行探討。分析認為，TiCh與CHaOH的摩爾比是影響Ti02晶相和形貌的關鍵因

4、素。在TiCh與CA190H大摩爾比時易形成銳鈦礦相Ti02納米粒子，而小摩爾比時得到的是金紅石相Ti02納米棒。以有機染料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。結果表明：所制備的Ti02納米材料比表面積大，晶粒尺寸小和結晶度良好，具有比商用P25更好的紫外光催化活性。2以靜電紡絲技術制備的純Ti02納米纖維為基質，利用水熱合成的方法對其纖維表面進行修飾，制備了具有異質結構的Ti02／Ce02復合納米

5、纖維。通過對樣品的結構分析初步探討了異質結的形成機理，并以羅丹明B(RB)的脫色降解為模型反應，考察了樣品的光催化性能。結果表明：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，可有效調控Ce02納米粒子的形貌、結構和分布情況。與純Ti02相比，復合樣品有效地實現了Ti02光生電子和空穴的分離，增強了體系的量子效率，表現出良好的光催化活性。3以Ti02納米纖維為模板和反應物，用水熱法原位合成

6、了具有異質結構的Ti02／SrTi03復合納米纖維。通過對樣品的結構分析探討了Ti02／SrTi03異質結的原位生長機制和光催化活性提高機理。以RB為模擬有機污染物進行光催化降解實驗。結果表明：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通過靜電紡絲技術與水熱法相結合制備了具有異質結構的Ti02／Bi4Ti3012復合納米纖維。研究表