毕设阶段性汇报课件

LOGO纳米二氧化钛的制备及光催化性能研究纳米二氧化钛的制备及光催化性能研究纳米二氧化钛的制备及光催化性能研究纳米二氧化钛的制备及光催化性能研究 汇报者：靳政汇报者：靳政指导教师：段武彪指导教师：段武彪时间：时间：2014-03-122014-03-12纳米二氧化钛的制备及光催化性能研究 汇报者：靳政课题进展课题进展查阅文献查阅文献1探究介孔探究介孔TiO2材料材料 合成方法合成方法3 2（1 1）马清，纳米晶马清，纳米晶TiO2半导体材料的可控制备与光电化学半导体材料的可控制备与光电化学性能研究性能研究 D，哈尔滨：哈尔滨工业大学，哈尔滨：哈尔滨工业大学，20122012。（2 2）翟培宇，介孔二氧化钛的制备及其光催化性能研究翟培宇，介孔二氧化钛的制备及其光催化性能研究DD，大连：大连理工大学，大连：大连理工大学，20092009。课题进展查阅文献1探究介孔TiO2材料 合成方法32（1）马文献学习内容文献学习内容1 1、课题意义、课题意义 随着环境污染的日益加剧，要求加强环境污染治理的呼声越来越随着环境污染的日益加剧，要求加强环境污染治理的呼声越来越高。由于工业的快速发展，水污染问题日益严重。常见的污水处理方法高。由于工业的快速发展，水污染问题日益严重。常见的污水处理方法有沉降、絮凝、吸附、氧化及深层过滤等，这些处理方法多是把污染物有沉降、絮凝、吸附、氧化及深层过滤等，这些处理方法多是把污染物从一种形式转变为另一种形式，不能彻底解决污染问题。目前研究较多从一种形式转变为另一种形式，不能彻底解决污染问题。目前研究较多并逐渐成为热点的方法有膜分离技术、生物氧化技术和光催化技术，其并逐渐成为热点的方法有膜分离技术、生物氧化技术和光催化技术，其中光催化技术由于稳定性、高效性、降解有机物彻底性和不引起二次污中光催化技术由于稳定性、高效性、降解有机物彻底性和不引起二次污染等特点，使其具有独特的研究和潜在应用价值。染等特点，使其具有独特的研究和潜在应用价值。文献学习内容1、课题意义文献学习内容文献学习内容2 2、介孔材料、介孔材料 多孔材料按孔径的大小可分为：微孔（孔径多孔材料按孔径的大小可分为：微孔（孔径2.0 nm)2.0 nm)，介孔（孔径，介孔（孔径2.050.0 nm)2.050.0 nm)和大孔和大孔(孔径孔径50.0 nm)50.0 nm)。介孔材料由于。介孔材料由于比表面大、孔隙比表面大、孔隙率高、孔径分布窄和孔径易控制率高、孔径分布窄和孔径易控制的优点，而广泛应用于催化剂及催化剂的优点，而广泛应用于催化剂及催化剂载体、气体传感器、光电极和太阳能电池等方面。可以预料，将介孔材载体、气体传感器、光电极和太阳能电池等方面。可以预料，将介孔材料的结构特点引入二氧化钛，由于比表面积增加、孔径均一，同时具有料的结构特点引入二氧化钛，由于比表面积增加、孔径均一，同时具有纳米级粒子组成的骨架结构，介孔纳米级粒子组成的骨架结构，介孔Ti02将有着比非孔材料更优越的吸附性将有着比非孔材料更优越的吸附性能、更高的催化活性。能、更高的催化活性。文献学习内容2、介孔材料文献学习内容文献学习内容3 3、介孔、介孔TiO2材料合成材料合成 TiO2介孔材料的合成方法主要有溶胶介孔材料的合成方法主要有溶胶凝胶法、液相沉积法、室温凝胶法、液相沉积法、室温水解法等。这几种方法基本原理相似，都是以有机表面活性剂形成的有水解法等。这几种方法基本原理相似，都是以有机表面活性剂形成的有序聚集体作为模板，与无机源进行界面反应，以某种协同或自组装方式序聚集体作为模板，与无机源进行界面反应，以某种协同或自组装方式形成有机无机杂化材料，通过焙烧或溶剂萃取等方式脱除表面活性剂，形成有机无机杂化材料，通过焙烧或溶剂萃取等方式脱除表面活性剂，从而形成孔径与模板尺寸相仿的介孔从而形成孔径与模板尺寸相仿的介孔TiO2。在介孔材料的合成过程中，。在介孔材料的合成过程中，表面活性剂的存在为介孔结构的形成提供了空间上的模板。表面活性剂的存在为介孔结构的形成提供了空间上的模板。文献学习内容3、介孔TiO2材料合成表面活性剂的种类表面活性剂的种类非离子型表面活性剂非离子型表面活性剂如：长链伯胺、聚氧如：长链伯胺、聚氧乙烯、嵌段共聚物乙烯、嵌段共聚物嵌段共聚物嵌段共聚物如：如：EO20PO70EO20(P123)离子型表面活性剂离子型表面活性剂如：有磷酸盐和季铵盐如：有磷酸盐和季铵盐表面活性剂的种类非离子型表面活性剂嵌段共聚物离子型表面活性剂文献中合成方法（水热法）文献中合成方法（水热法）Add Your Title称取称取2 2g表面活性剂溶表面活性剂溶于于2020ml一定量的无水一定量的无水乙醇中，在室温下搅乙醇中，在室温下搅拌至完全溶解；拌至完全溶解；在搅拌下缓慢加入在搅拌下缓慢加入7.57.5ml钛酸丁酯，继钛酸丁酯，继续搅拌续搅拌3030 min。逐滴。逐滴加入乙醇和水的混合加入乙醇和水的混合溶液，强烈搅拌溶液，强烈搅拌1 1h；将上述溶液转移到将上述溶液转移到不锈钢水热反应釜，不锈钢水热反应釜，密封后在不同温度密封后在不同温度下晶化一段时间；下晶化一段时间；第一步第一步第二步第二步第三步第三步 介孔二氧化钛的制备先采用溶胶一凝胶法得到二氧化钛的前躯体溶介孔二氧化钛的制备先采用溶胶一凝胶法得到二氧化钛的前躯体溶液，然后将溶液转入反应釜中通过水热反应得到二氧化钛晶体。液，然后将溶液转入反应釜中通过水热反应得到二氧化钛晶体。文献中合成方法（水热法）Add Your Title称取2g文献中合成方法（水热法）文献中合成方法（水热法）反应结束后使反应釜迅反应结束后使反应釜迅速冷却至室温，将得到速冷却至室温，将得到的混合液过滤，并用去的混合液过滤，并用去离子水和乙醇各冲洗三离子水和乙醇各冲洗三遍，在遍，在600600下干燥；下干燥；水水热制制备的的产物采用两步物采用两步法除去表面活性法除去表面活性剂，先在，先在空气气氛下空气气氛下200200焙焙烧l lh，然后，然后继续升温至升温至350350焙焙烧2 2h，得到，得到样品，品，记为mTiO2（锐钛矿型）锐钛矿型）。第五步第五步第四步第四步文献中合成方法（水热法）反应结束后使反应釜迅速冷却至室温，将自己的合成方法自己的合成方法7.5ml7.5ml钛酸四正丁酯钛酸四正丁酯15ml15ml乙醇乙醇 混合液混合液1 1（超声分散（超声分散20min20min）混合液混合液2 2（放入高温干燥（放入高温干燥箱在箱在130130下干燥下干燥24h24h）P123P123模板剂模板剂5ml5ml水水+适量乙适量乙+15ml+15ml冰乙酸混合，然后滴冰乙酸混合，然后滴入混合液入混合液1 1自己的合成方法7.5ml钛酸四正丁酯15ml乙醇 混合液1（自己的合成方法自己的合成方法干燥后取出固体于试干燥后取出固体于试管中，加管中，加10ml10ml水洗涤水洗涤 放入离心机中放入离心机中 离心离心20min20min 倒出试管中液体，倒出试管中液体，再向再向试管中加入试管中加入10ml10ml乙醇洗涤乙醇洗涤（之后重负离心操作）（之后重负离心操作）放入真空干燥箱干放入真空干燥箱干燥，燥，8080下干燥下干燥8h8h得到得到mTiO2自己的合成方法干燥后取出固体于试管中，加10ml水洗涤 放今后研究方向今后研究方向贵金属沉积贵金属沉积离子掺杂离子掺杂复合半导体复合半导体表面光敏化表面光敏化TiO2TiO2改性研究改性研究改性研究改性研究今后研究方向贵金属沉积离子掺杂复合半导体表面光敏化TiO2改TiO2改性研究改性研究文献中主要介文献中主要介绍了了贵金属沉金属沉积改性（改性（纳米米Ag修修饰）为了更进一步提高为了更进一步提高mTi02mTi02光催化能力，文献中对光催化能力，文献中对mTiO2进行进行了纳米银粒子表面修饰研究。分别采用物理浸渍和化学沉积两种方法了纳米银粒子表面修饰研究。分别采用物理浸渍和化学沉积两种方法对对mTiO2进行银修饰，得到载银介孔二氧化钛进行银修饰，得到载银介孔二氧化钛(Ag/mTiO2)。研究。研究比较了制备方法、负载比较了制备方法、负载AgAg的质量分数等条件对复合催化剂光催化性能的质量分数等条件对复合催化剂光催化性能和使用寿命的影响和使用寿命的影响。TiO2改性研究文献中主要介绍了贵金属沉积改性（纳米Ag修饰TiO2改性研究改性研究结论：用物理浸渍和化学沉积两种方法分别得到了载银介孔二氧化钛。用物理浸渍和化学沉积两种方法分别得到了载银介孔二氧化钛。通过对模拟污染物甲基橙的光催化降解实验表明，两种方法所得产物通过对模拟污染物甲基橙的光催化降解实验表明，两种方法所得产物都具有良好的光催化活性，比纯介孔都具有良好的光催化活性，比纯介孔TiO2有显著提高。随着载银量的有显著提高。随着载银量的增加，银修饰介孔二氧化钛的光催化活性先增大后略有降低，最佳载增加，银修饰介孔二氧化钛的光催化活性先增大后略有降低，最佳载银量为银量为2（wt），），化学漫溃法得到的化学漫溃法得到的Ag-2/m-TiO2复合光催化剂寿复合光催化剂寿命高于物理浸渍法所得样品。命高于物理浸渍法所得样品。TiO2改性研究结论：TiO2改性研究改性研究 我希望在本课题中完成我希望在本课题中完成离子掺杂改性研究离子掺杂改性研究，通过混入不同的阴阳，通过混入不同的阴阳离子对其进行光催化测试进而得出结论。离子对其进行光催化测试进而得出结论。离子掺杂分阴、阳离子掺杂，其中阴离子掺杂是基于掺杂阴离子离子掺杂分阴、阳离子掺杂，其中阴离子掺杂是基于掺杂阴离子C4-、N3-、F-、P3-和和S2-对锐钛矿型对锐钛矿型TiO2中中O2-进行取代掺杂的研究，认为进行取代掺杂的研究，认为N的的2p能级能够与能级能够与O的的2p能级相杂化，致使能级相杂化，致使TiO2材料的禁带宽度变窄，材料的禁带宽度变窄，从而扩大激发光的波长范围。阳离子掺杂，主要是过渡金属离子掺杂，从而扩大激发光的波长范围。阳离子掺杂，主要是过渡金属离子掺杂，如如W6+、Mo5+、Ru3+、Fe3+、Cu2+、Cd2+、V5+、pb2+、Rh3+、La3+、Ce6+、Cr6+等，当掺杂阳离子与二氧化钛中钛的原子价态和半径相近的等，当掺杂阳离子与二氧化钛中钛的原子价态和半径相近的情况下，较容易得到掺杂均匀的光催化剂。情况下，较容易得到掺杂均匀的光催化剂。TiO2改性研究 我希望在本课题中完成离子掺杂改性研究下阶段任务下阶段任务1、阅读至少至少5篇篇TiO2离子离子掺杂文献；文献；2、结合文献及合文献及实验条件，探究条件，探究掺杂阴阳离子的阴阳离子的实验方法（至少完成方法（至少完成5种离子的种离子的掺杂）；）；3、阅读至少至少3篇关于篇关于TiO2光催化的相关文献。光催化的相关文献。下阶段任务1、阅读至少5篇TiO2离子掺杂文献；LOGOThank You!