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实验数据 制备方法对甲醇形成速率的影响 实验数据 煅烧温度对甲醇形成速率的影响 (1) 最优制备纳米二氧化钛方法为钛酸丁酯和花粉的质量比为2:1，其比表面积为95.4m2/g，氧化铜的掺杂对二氧化钛的多孔结构几乎无影响。通过Debye-Scherrer公式计算出氧化铜二氧化钛复合材料的平均粒径是19.8纳米。 (2) 掺杂氧化铜使得纳米二氧化钛光催化还原二氧化碳的催 化活性得到提高。催化活性最高的复合材料合成条件为： 在二氧化钛中掺杂1.0％氧化铜，六次甲基四胺作为分散 剂，并且煅烧温度为450℃。 总结 欢迎各位老师提出宝贵意见！ 2012-06-09 致谢 题 目：生物掺氮氧化铜二氧化钛的人工光合作用研究 姓 名： 专 业：材料化学 指导老师：陈志刚教授 2012-06-09 毕业答辩 毕业设计规划表 查阅文献，制定实验方案，完成开题报告 2011-11-07 2011-12-31 2012-01-01 2012 -01-14 2012-01-15 2012-04-20 2012-04-20 2012-04-30 2012-05-01 2012-05-07 2012-05-08 2012-05-31 2012-06-01 2012-06-09 熟悉纳米二氧化钛和复合材料的制备工艺 利用植物花粉为模板，合成复合材料，并进行表征 模拟人工光合作用，研究材料的催化活性 总结前期工作，完成中期答辩前准备工作 改善实验方案，比较不同合成条件对材料结构和催化活性的影响 毕业论文的撰写及答辩 目录 CONTENTS 研究背景 样品制备 掺杂改性 表征分析 研究背景 温室效应是全球变暖的一个主要原因，利用太阳能将二氧化碳还原为烃类等有机物将给环境保护和能源利用带来益处。未来模拟人工光合作用可能有效地解决这一全球性问题。 人工光合作用：模拟人工光合作用储存太阳能的技术化学反应条件非常苛刻，而且催化剂需要用到铂等稀有而昂贵的金属化合物。因此科学家们开始探索廉价而有效的催化剂。 光催化原理图 光合作用介绍 纳米二氧化钛 纳米二氧化钛具有热稳定性好、成本低、安全无毒、耐腐蚀性强等优点，目前在能源、化工、冶金、半导体材料、光催化材料等方面得到广泛应用，尤其是在人工光合作用的研究中显示出优良的特性。 纳米二氧化钛 纳米二氧化钛具有锐钛矿、板钛矿及金红石型结构，其中以锐钛矿型光催化性能最好。晶胞结构如右图所示（其中红色为O，白色为Ti） 锐钛矿型 板钛矿型 金红石型 太阳光谱 可见光吸收 二氧化钛的改性 掺杂改性 金属离子掺杂：可以在半导体表面引入空穴位置或者改变结晶度，且金属离子是电子的有效接受体,可捕获导带中的电子,减少TiO2表面电子与空穴复合,使TiO2产生更多·OH，·O2- ，从而提高催化剂氧化性。如Cu2+的掺杂可以提高TiO2催化活性。 非金属掺杂：对二氧化钛的光催化性能有很大影响，部分实验研究表明：N、C等非金属掺杂后,有利于提高光催化性能。 金属非金属共掺：通过两种杂质原子在中的不同作用来调整材料的能带结构,以提高光催化活性。目前常见的共掺杂体系有氮和过渡金属离子共掺杂与碳和过渡金属离子共掺杂两个系列。 生物模板法 生物模板法是国际上近年来发展起来的制备纳米材 料的一种崭新的技术。具有以下特点： 生物模板法 模板在材料合成过程中发挥了多重功能： 纳米二氧化钛模板的制备： 实验步骤 掺氮氧化铜二氧化钛复合材料的制备： 实验步骤 花粉 钛酸丁酯 六次甲基四胺 纳米二氧化钛 掺氮氧化铜二氧化钛 硝酸铜 实验方案示意图 表征手段 装置名称：（1）二氧化碳钢瓶，（2）稳流阀，（3）流量计， （4）二氧化碳进气阀，（5）反应器，（6）汞灯， （7）二氧化碳出口阀，（8）磁力搅拌器 人工光合作用实验 人工光合作用实验 FESEM测试结果 花粉原貌和不同质量比制备的二氧化钛电镜图 FESEM测试结果 左图为纳米二氧化钛，右图为掺氮氧化铜二氧化钛复合材料 FESEM测试结果 纳米二氧化钛的介孔结构 二氧化钛以及掺铜后的XRD谱图 XRD测试结果 二氧化钛的N2吸附-脱附等温线及其孔径分布图 N2脱吸附测试结果 实验数据 甲醇在不同催化剂催化下的形成速率