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博士论文答辩概要1
研 究 生: 刘 智 指导教师:王少阶 教授 方鹏飞 教授 研究背景 TiO2光催化反应机理: TiO2基复合型半导体: 1984年,Serpone等首次将两种半导体(CdS和TiO2)进行复合,发现电子和空穴得到有效分离,光催化过程的量子效率得以提高。 通过吸附剂的吸附作用,利于目标污染物在催化剂吸附过程的进行 吸附剂辅助传质过程可以实现催化剂活性位的原位再生 提高吸附能力是制备高活性的光催化剂的关键 制备了TiO2与吸附性材料相结合的复合光催化材料,并研究了不同结构模型的催化剂对污染物的吸附与光催化性能。 选用合适的载体,制备了负载化的具有特殊形貌与结构、优良回收与光催化性能的复合催化剂。 从复合催化剂的光生电荷转移行为、对污染物的吸附以及循环使用方面探究了复合半导体催化剂对不同有机污染物降解和矿化过程。 采用简便的“reflux-stir”法制备出适量SiO2缠绕TiO2纳米粒子的复合结构。制备过程实现了SiO2与TiO2之间的均匀分散状态以及表面羟基的大量生成。 样品30:1TS表现出最佳的光催化降解苯的活性。其反应速率达到了 0.0230 min-1,是R-P25的2.4倍,是P25的6.8倍;且循环使用十次以后性能优异。 TiO2/SiO2复合结构表现出对气相苯以及水蒸气具有较强的吸附作用。这种特殊的结构缩短了污染物从吸附位到活性位的距离,有利于吸附-催化过程的进行,提高了光催化活性。 采用碱热法制备了二维钛酸纳米片状结构(H2Ti3O7),并结合离子交换以及硫化的方法制备出CdS纳米颗粒修饰TNS纳米片状复合结构。 样品CTS15%表现出最好的光催化活性和循环使用性能,其表观速率常数也提高到了1.1 × 10-2 min-1,约为原始未进行CdS修饰的TNS样品的5.4倍。在光催化循环使用4次以后其光催化活性未出现明显下降。 这种片状结构能够作为良好的吸附性载体,有利于CdS与TNS 之间光生电子空穴对的分离,促进光催化反应的进行。 采用溶胶-凝胶和化学浴沉积的方法制备出CdS敏化玻纤负载TiO2薄膜的复合催化剂。 CdS与TiO2的复合作用能显著提高对UV及VIS的吸收效率;并表现出显著增加的光催化降解苯的活性。 不同CdS沉积量对TiO2@FGC的吸附及光催化作用有重要影响。 适宜的CdS的沉积量能与TiO2生成异质结构,有利于光生电荷的转移。实现了复合催化材料表面吸附位-催化活性位之间的协调配合作用,提高复合体系的光催化降解苯的效率。 Z. Liu, P. Fang, S. Wang, et al., “Photocatalytic degradation of gaseous benzene with CdS-sensitized TiO2 film coated on fiberglass cloth”, Journal of Molecular Catalysis A: Chemical, 363-364 (2012) 159-165. (IF: 3.187) Z. Liu, F. Chen, P. Fang, S. Wang, et al., “Study of Adsorption-Assisted Photocatalytic Oxidation of Benzene with TiO2/SiO2 Nanocomposites”, Applied Catalysis A: General, 451 (2013) 120-126. (IF: 3.410) Z. Liu, F. Chen, et al., “A novel synthetic route for magnetically retrievable Bi2WO6 hierarchical microspheres with enhanced visible photocatalytic performance”, Journal of Materials Chemistry A, 1 (2013) 7027-7030. Z. Liu, P. Fang, F Liu, et al., “In situ synthesis of CdS decorated titanate nanosheets with highly efficient visible-light-induced photoactivity”, Applied Surface Science, 305 (2014) 459-465. (IF: 2.112) Z. Liu, X. Liu, D. Lu, et al., “Grape-like Bi2W
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