黑TiO的制备及其光催化性能研究论文答辩宣讲报告.pptx

黑TiO2的制备及其光催化性能研究 姓 名：王佳瑶 专 业：环境工程 指导教师：张秀芳 2017-6-14论文章节选题的研究目的及意义实验内容实验结果和讨论实验机理结论1. 论文研究背景、目的与意义TiO2光催化材料的优缺点1. 论文研究背景、目的与意义目的与意义： 随着社会的发展和能源的消耗，环境污染问题越来越严重，半导体光催化剂是是解决问题的有效途径，二氧化钛，无毒、多功能半导体材料，有效利用紫外线等优良性能。然而，由于其高带隙宽度（锐钛矿3.2eV）和快速电子空穴复合率，其光催化性能非常有限，黑色二氧化钛的出现大大改善了传统二氧化钛这两个缺点，而两者的结合可以大大提高简单材料的光催化性能和光催化效应。 2. 实验内容70ml去离子水0.7g抗坏血酸搅拌10min混合溶液加入3.1ml TiCl3溶液?180℃条件下水热反应12h离心，水洗，醇洗?研磨得黑TiO2?干燥80℃，8h??黑TiO2的制备流程图 2. 结果与讨论图上无孔纯相TiO2的衍射峰强比多孔黑TiO2稍高一些，这表明无孔纯相TiO2的结晶度比多孔黑TiO2稍强一些。纯相TiO2和黑TiO2的XRD对比图2. 结果与讨论从图(a)(b)中可以看出样品纯相TiO2和黑TiO2的形态为长方体，粒径都小于10nm，随着颜色的变化，黑TiO2粒径减小，从图(c)可以看出黑TiO2形貌图呈现出多孔结构。从图(b)和(d)可以得出黑TiO2样品经过在抗坏血酸的还原条件下，样品晶体表面出现了较厚的无序外壳结构，由于表面缺陷所形成的无序外壳使其样品由白色变为黑色。图(d)为黑TiO2的EDS图，通过EDS可以间接的证实黑TiO2仅仅是由Ti和O组成，暗示了TiO2核周围呈现表面缺陷结构的TiO2。图（a）是在5.8mm×11.00k下的无孔纯相TiO2的形貌图；图（b）是在 5.8mm×5.5k下的多孔黑TiO2的形貌图；图（c）是黑TiO2的形貌图；图（d）是能谱仪图 2. 结果与讨论可以看出纯相TiO2的吸收光谱只存在于紫外区，可见区域内没有明显的吸收。相比于纯相TiO2，黑色TiO2光催化剂的吸收带大于420nm，比纯相TiO2大，其吸收范围扩展到可见区域。结果表明，掺杂Ti3+的存在大大提高了可见光的吸收，使黑TiO2在可见光下具有更好的光催化性能。纯相TiO2和黑TiO2的DRS谱图 2. 结果与讨论添加抗坏血酸有利于孔结构的形成，为转移反应物提供方便、有效的途径，比表面积增大后，提供更多的反应空间，光生载流子容易扩散，有利于电子—空穴的传递，进而光催化性增强。无孔纯相TiO2和多孔黑TiO2的N2吸附脱附等温曲线和孔径分布 2. 结果与讨论多孔结构能大大提高其光催化性能。是因为多孔结构提供了孔道，大大增加了黑TiO2的比表面积，更多孔道作为光子捕获路径，让更多光子分布到光催化剂颗粒表面上，促进光子吸收，进而提高光催化剂吸光性。另外，黑TiO2的无序结构捕获光生电子提供空穴，能够提高多孔黑TiO2的光催化活性。纯相TiO2和黑TiO2的光催化降解效率光谱图不同反应温度条件下制备的黑TiO2复合体光催化剂的表征W-TiO2有最强荧光发射峰，说明其光生电子和空穴具有较高复合率，而复合光催化剂B-TiO2/W-TiO2的峰较其比较弱，表明复合光催化剂形成的同质结能够促进电子和空穴的分离。不同反应温度制备的黑TiO2复合体的荧光谱图不同反应温度条件下制备的黑TiO2复合体光催化剂的表征最佳反应温度是180℃。一定温度范围内，温度升高，结晶度增加，光催化效率随之增加。一旦温度过高，因为催化剂晶粒增大，可能产生烧结现象，孔道倒塌，光催化剂的比表面积减少，造成光催化效率降低。而且，反应温度过高使光催化剂表面光滑度增加，有降低其催化效率的可能。不同反应温度制备的黑TiO2复合体的光催化性能分析图不同反应PH条件下制备的黑TiO2复合体光催化剂的表征在不同PH条件下复合形成的黑TiO2复合体，他们的衍射峰和黑TiO2和纯相TiO2的特征衍射峰位置相同，PH改变，出峰位置不会随之偏移。随着PH的增加，复合体的衍射峰的峰值随之增加，衍射峰变得更加尖锐。而且，各个B-TiO2/W-TiO2复合体的衍射峰都高于黑TiO2。不同反应PH制备的黑TiO2复合体的XRD图不同反应PH条件下制备的黑TiO2复合体光催化剂的表征随着反应PH升高，黑TiO2复合体光催化剂的吸收带边移动向长波方向，随着PH的进一步升高，短波方向和长波方向的吸收带整体下降。不同反应PH制备的黑TiO2复合体的DRS图不同反应PH条件下制备的黑TiO2复合体光催化剂的表征PH等于4时，荧光发射峰强度最低，而PH等于1和9的峰较其比较高，表明其光生电子和空穴较易复合，复合黑TiO2在PH等于4时最能促