一、纳米二氧化钛光催化反应和光电转化反应研究进展（论文文献综述）
孙小卫[1]（2021）在《二维TiO2纳米异质结的制备及其光催化性能的研究》文中指出在众多半导体材料中,二氧化钛（TiO2）因其原材料丰富、环境友好、成本便宜、化学性能相对稳定、氧化还原能力强等优点被广泛应用于能源和环境保护等不同领域,在水分解、有机污染物降解、重金属还原中起着重要的作用。纳米TiO2有许多形貌结构,其中二维TiO2具有比表面积较大、活性位点较多等特性,而备受广泛关注。但是,TiO2的带隙值较大,光生载流子的复合效率较高,限制其应用。对其掺杂改性的方法有很多,包括贵金属沉积、半导体复合、金属离子掺杂等,其中半导体复合可以形成多种电荷转移机制,促进光生载流子的分离,而且改善TiO2的光谱响应能力。本文制备二维TiO2纳米异质结,进而系统地研究其光催化性能。主要的研究内容如下:（1）TiO2纳米片的生长机制及其光催化活性的研究:利用一步水热法,以六氟钛酸铵和钛酸四丁酯作为TiO2的前驱体,在导电玻璃FTO（SnO2:F）基底上,合成TiO2纳米片阵列。研究不同水热反应时间（3h-6h-9h-12h-16h）,对TiO2纳米片结构、形貌及光催化活性的影响。结果表明,生长时间为12h的样品其光催化性能表现得最佳,主要归因于经过12h水热反应后,锐钛矿结构TiO2纳米片形貌一致且均匀分布,拥有的比表面积比较大,而且对RhB溶液光催化活性更大的{101}晶面暴露比例增加。（2）TiO2/SnS2纳米复合材料的制备及其光催化性能的研究:通过两步水热法合成二维TiO2/SnS2纳米复合结构。研究表明二维TiO2与SnS2纳米片进行复合,可以将光谱响应延拓至可见光范围,促进了光生电荷的分离,提高光催化活性,可有效降解甲基橙（MO）、亚甲基蓝（MB）、四环素（TCs）、罗丹明（RhB）等常见有机染料。而且当Sn:Ti的摩尔比为0.15:1,二维TiO2/SnS2纳米片复合结构表现出最优的光催化活性和光电性能。这主要归因于三个方面:（1）窄带隙半导体复合,扩大光谱响应范围;（2）面对面的二维纳米结构,提供光生电荷传输通道;（3）Z型电荷转移机制,促进光生电荷的分离。
范诗迎[2]（2020）在《多元尖晶石结构材料的构建、表征及其光助催化性能研究》文中提出目前世界正面临着环境污染与能源危机的严峻挑战,基于光能转换的光电化学及光助催化技术,能够有效将太阳能转化为电能、化学能以及热能,可以实现环境污染物净化及能源资源化,在环境及能源领域有着广阔的应用前景。然而,半导体光电化学及光助催化技术存在着量子效率低,光吸收范围窄,可见光利用率低等缺陷,从实用化角度而言,进一步提高光能利用和转化效率及从分子水平上深入理解光致电荷转移及催化过程机制成为该领域的重要科学问题和研究热点。针对上述关键科学问题,本论文开发了一系列新型的多元尖晶石型光电功能材料,基于晶体结构、电子结构以及微观结构角度对半导体材料进行分子设计,调控构建了光催化与电催化、类芬顿等多技术耦合体系,结合多种现代物理化学表征手段和理论计算深入探讨了半导体光电功能材料的晶体结构和微观结构等结构特性、表面物理化学特性、光致电荷分离迁移和氧化还原过程机理、催化活性及耦合体系的协同增强机制,揭示了尖晶石型光电功能材料的结构特性与性能之间的相关性。具体研究内容如下:（1）采用电化学以及表面化学修饰等技术调控构建了具有特定电子结构（n-n异质结结构）和微-纳结构的新型多元尖晶石Cu0.5Zn0.5Fe2O4修饰二氧化钛TiO2纳米管阵列电极复合体系[Cu0.5Zn0.5Fe2O4QDs/TiO2 NAEs]。研究表明:Cu0.5Zn0.5Fe2O4QDs/TiO2 NAEs复合体系的光电转化效率相对于未修饰的二氧化钛提高了约4倍,Cu0.5Zn0.5Fe2O4QDs/TiO2 NAEs复合电极材料在10-6～10-7 s内存在明显的电荷转移快过程,其光生空穴的寿命可驰豫至72.23 μs,复合结构材料具有的n-n纳米异质结电子结构及表面-界面微观结构等结构特征对半导体光生电荷的空间分离以及表面界面迁移输运起重要的促进作用。最佳反应条件下,Cu0.5Zn0.5Fe2O4QDs/TiO2 NAEs复合体系表现出优异的光电催化（PEC）降解抗生素磺胺甲恶唑和亚甲基蓝性能。多种原位谱学手段包括原位电子顺磁技术（In situ EPR）、瞬态吸收光谱（TAS）等谱学研究揭示出·O2-活性氧自由基是该催化反应中的主要活性物种,结合HPLC-MS-MS及催化反应表征的研究结果提出了活性氧物种与底物的相互作用及污染物的表面催化分解机制。Cu0.5Zn0.5Fe2O4QDs/TiO2 NAEs复合体系具有优异的光电化学转换及光电催化性能的原因主要是由于尖晶石的晶体结构、表面-界面结构及n-n异质结电子结构可以促进光致电荷表-界面的分离及迁移,从而可以实现光能尤其是可见光的有效利用和转换。（2）基于多技术耦合角度以及元素掺杂的角度,采用溶剂热等方法制备了铁酸锌铜多级卵黄壳纳米微球结构材料(CuxZn1-xFe2O4（0≤x≤1）HYSHNMs),并构建了CuxZn1-xFe2O4(（0≤x≤1）/PMS/Vis[CZF/PMS/Vis]光催化类芬顿耦合体系。借助多种现代物理表征手段,系统地研究了 CuxZn1-xFe2O4（0≤x≤1）HYSHMs多级核壳空心纳米微球材料的物理化学性质,揭示了光催化活化PMS耦合体系的协同作用机理。CuxZn1-xFe2O4（x=0.5）复合氧化物半导体中,其价带顶由Zn 2p,Fe 3d,Cu 3d,和O 2p共同组成,Fe元素的3d轨道主要作用于导带底。可见光激发条件下,CuxZn1-xFe2O4（x=0.5）价带中的电子可以分别从Zn 2p,Fe 3d,Cu 3d,和O 2p轨道迁移到导带Fe元素的3d轨道,形成更多的电子-空穴对和电荷密度。相对于CuxZn1-xFe2O4（x=1.0）和CuxZn1-xFe2O4（x=0.0）而言,CuxZn1-xFe2O4（x=0.5）HYSHNMs 可见光响应范围更广,光生载流子的平均寿命高达14.5 μs,具有更好的表面-界面电荷分离及迁移特性、更多的表面氧空位以及更高的光能利用转化及活化PMS能力及光助催化活性。研究发现CuxZn1-xFe2O4（x=0.5）HYSHNMs多元尖晶石卵黄壳空心纳米微球材料对抗生素恩诺沙星（ENR）的催化去除率达到90.5%,是单一光催化体系和PMS催化活化体系的3.6倍和2.6倍,并具有较好的磁性可回收性能。尖晶石光催化PMS活化耦合体系可以高效活化分子氧及产生ROS活性氧自由基,同时也可调变改善表面-界面光生电子-空穴的产生、空间分离及转移过程和效率。CuxZn1-xFe2O4多元卵黄壳空心纳米微球结构材料表面界面的光生载流子及金属占位离子协同活化分子氧及过硫酸盐而分别形成ROS活性氧物种以及硫酸根自由基SO4·-,同时光助催化过程产生的光生电荷也可促进PMS活化产生硫酸根自由基SO4·-。耦合体系中的硫酸根自由基SO4·-以及·OH羟基自由基共同作为活性物种协同氧化污染物,从而提高目标污染物ENR的催化降解效率。（3）采用溶剂热湿化学方法调控构建了具有不同内部结构包括实心纳米微球结构（SMs）、不同核大小和壳层厚度的蛋黄壳纳米微球结构（YSHMs）以及双壳空心纳米微球（DSHMs）结构的多元尖晶石铁酸锌铜Cu-Zn-Fe多级纳米微球结构材料,研究了其在碳捕集和环境修复中的催化还原和催化氧化特性。利用多种原位表征手段分析了材料的物理化学特性,着重研究了热化学退火过程参数对形成多级纳米微球内部微观结构的影响及微观结构变化的规律,分析了表面界面微观结构的形成机制及揭示了材料微观结构与催化性能之间的构效关系。研究表明:当升温速率为20℃min-1将形成双壳空心纳米微球结构（DSHMs）,并且具有双壳空心纳米微球结构的铁酸锌铜多元尖晶石复合材料DSHMs具有较高的催化活性。最佳反应条件下,所制备的尖晶石材料可见光CO2催化还原反应可分别产生8.8和38 μmol的H2和CO。对于典型氟喹诺酮类抗生素-磺胺甲恶唑的催化氧化降解反应而言,不同内部结构的多元尖晶石多级纳米微球结构材料呈现不同的催化活性,催化降解抗生素的效率分别为80.4%（DSHMs双壳空心球结构）、66.7%（SMs实心球结构）、73%（YSHMs蛋黄壳纳米微球结构）。不同结构的多元尖晶石结构中的Fe与O原子、Cu与O原子、Zn与O原子之间存在较强的相互作用及促进电子传递的特点,DSHMs载流子的平均寿命为16.61 μs,而YSMs和SMs载流子的平均寿命仅为11.97和0.28 μs。Cu-Zn-Fe多元尖晶石DSHMs具有快速的光致表面界面载流子分离和迁移特性,光生电荷可以高效活化尖晶石半导体表面吸附的分子氧而形成ROS活性氧物种·O2-超氧自由基,通过调控多元尖晶石材料的晶体结构、电子结构及多层次的微观结构等结构特性可以调变其物理化学特性及催化性能。（4）通过调变不同钴基尖晶石ACo2O4结构中的A位元素,利用溶剂热自模板方法调控合成一系列新型Co基尖晶石A1-χCoχ(AχCo2-χ)O4（A=Zn,Ni和Cu）纳米微球复合材料。结合多种表征手以及DFT理论计算,探究了不同A位占位元素对钴基尖晶石材料晶体结构以及微观形貌等结构特性及光学、光电等物理化学性质以及催化活性的影响规律。对于Co基尖晶石材料而言,NiCo2O4倾向于形成固体微球（SMs）结构,具有较高的光生电荷分离能力。ZnCo2O4易于形成核壳空心纳米微球结构（CSHoMs）,能吸附更多的CO2分子。CuCo2O4易于形成双壳空心纳米微球结构（DSHoMs）,具有较大的比表面积,较多的氧空位含量。Co基尖晶石A1-χCoχ(AχCo2-χ)O4（A=Zn,Ni,Cu）复合材料中,其金属离子和氧原子之间均存在着较强的相互作用,具有良好的可见光利用及高效的界面氧化还原等表面化学特性。利用CuCo2O4 DSHoMs,NiCo2O4 SMs和ZnCo2O4 CSHoMs可以实现温和条件下的CO2可见光活化催化还原而生成CO和CH4。同NiCo2O4 SMs和 ZnCo2O4 CSHoMs 相比,CuCo2O4 DSHoMs 产生更多的 CO（26.54 μmol h-1）,而 NiCo2O4 SMs的CH4生成量是CuCo2O4DSHoM约1.7倍。催化反应重复性试验表明,钴基尖晶石催化材料均具有良好的催化活性和稳定性,结合动态催化反应谱学表征结果提出了Co基尖晶石A1-χCoχ(AχCo2-χ)O4（A=Zn,Ni,Cu）HNMs复合材料光催化CO2还原机理。
高宁萧[3]（2020）在《碳点与二氧化钛材料的改性及应用研究》文中提出能源短缺和环境污染是全世界范围都无法逃避的严峻现实问题,随着对新材料领域的日益深入研究,半导体光催化剂具有应用于光电转化和光催化降解领域的潜在应用价值。针对光催化剂的研究核心在于开发稳定、高效且廉价的光催化剂,而在众多光催化剂中,二氧化钛有合适的带隙宽度,并且性质稳定,廉价易制得,得到专家学者们的关注和深入研究。因此,本论文主要针对二氧化钛,研究掺杂改性和开发新结构对其光催化活性的影响,以下为本论文的具体研究内容:首先,利用水热合成和溶剂热合成法制备了具有不同元素组成的碳点。电子显微镜下的碳点直径在5～15 nm之间,分散状况良好,几乎没有团聚现象;高倍率透射电子显微镜下可以观测到碳点具有明显的（101）面晶格条纹;X电子能谱分析得到氮掺杂碳点中只包含氮、碳、氧元素,并且氮原子主要以吡啶氮的形式取代碳原子并插入碳环之中;紫外可见光光谱分析和荧光光谱分析结果表明,几种碳点中,氮掺杂碳点在紫外光区有强光吸收,并且荧光发射稳定,不受激发波长影响。从碳点优秀的荧光性能以及紫外吸收性能可以推断,碳点具有用于光催化和光电转化领域的潜质。将碳点与聚乙烯吡咯烷酮均匀混合作为纺丝前驱体溶液进行静电纺丝,得到荧光纳米纤维。这证明了碳点具有良好的稳定性,荧光纳米纤维有希望应用于柔性荧光塑料薄膜制品生产,纺织纤维织造产品的荧光图案化,为固态荧光检测传感、防伪荧光标记等应用研究提供了基础。其次,在商用氟掺杂导电玻璃基底上水热生长了形貌良好的二氧化钛纳米棒阵列。在电子扫描显微镜高倍数观察下,通过调控溶剂热温度、钛源量、前驱体配比可以得到均匀整齐纳米棒阵列,具有最佳形貌的纳米棒阵列中,纳米棒平均直径约70 nm,阵列厚度230 nm。通过X射线衍射法验证二氧化钛为金红石和锐钛矿共存的混合晶型;通过傅里叶红外光谱对二氧化钛纳米棒中成键进行了深入研究分析。通过物理浸泡吸附法和原位生长两种制备方案进行碳点修饰二氧化钛纳米棒,并将两组修饰纳米棒阵列及未修饰原始纳米棒阵列作为对电极组装成染料敏化太阳电池,进行光电性能测试。结果表明,两组修饰后纳米棒电池效率对比未修饰碳点的电池效率均有大幅提高,同样,浸泡吸附法制备碳点修饰的二氧化钛层效率略高于原位法。最后,在静电纺丝法和氮气保护高温烧结热处理制得二氧化钛纳米纤维的基础上,将四水合乙酸钴和九水合硝酸铁加入到前驱体溶液中,纺丝并烧结后制得铁钴双过渡金属掺杂的二氧化钛纳米纤维。通过X射线衍射法研究了在烧结温度逐渐提高的情况下纳米纤维的晶型变化。X射线光电子能谱结果显示纤维中钛离子主要为四价,且铁钴金属离子成功掺杂到纤维中。紫外可见漫反射可以计算得到纤维带隙,结果显示掺杂后的纤维禁带宽度显着减小,有利于提高纤维的光催化性能,通过汞灯照射下纤维催化降解染料罗丹明B的实验可以得到,铁钴掺杂的二氧化钛纳米纤维具有良好的光催化活性。5 wt%的掺杂条件下罗丹明B的降解率为48.9%。总而言之,本文研究碳点制备及二氧化钛材料改性,首先制备了具有荧光性能的多种元素掺杂碳点,并创造性地使用溶液静电纺丝法将食用豆奶粉种提取到的绿色荧光碳点成功制备为纳米纤维,具有优秀的荧光性和出色的纤维形貌。碳点纤维将碳点的应用范围大大拓宽,使其荧光性能可以在纺织、过滤和组织工程等更多领域发挥作用,为固态荧光技术的发展与应用研究做出贡献。将氮掺杂碳点用于二氧化钛纳米棒阵列对电极掺杂,获得了远超未掺杂对电极的光电转换效率,尤其短路电流密度明显改善,证明了氮掺杂碳点掺杂主要对二氧化钛的电子传输能力有较大提升作用。重点研究了双金属掺杂二氧化钛复合纳米纤维的静电纺丝制备,通过XRD、XPS、FTIR、UV-Vis等技术手段深入分析了铁钴复合纤维的微观结构与性能,通过光催化降解染料实验证明铁钴复合纤维具有较好的催化降解效率,并且易于与水体分离,可以作为一种有效的污染物催化降解材料。
张小飞[4]（2020）在《太阳光能量转化材料构建与应用演示系统》文中研究表明太阳能因其清洁无污染,蕴藏量巨大,分布广泛,而且转化利用形式多样,成为最具有发展潜力的可再生能源。因此,对太阳能转化材料以及利用体系的研究具有重大的意义。根据太阳光与材料的作用,人类对太阳能的基本利用方式可分为主要利用太阳光短波部分（紫外及部分可见光）的光-电转化和主要利用太阳光长波部分（可见、红外波段）的光-热转化,及其衍生出的更进一步转化利用方式,如光伏发电、光-电-化学转化、光热蒸发水、光热发电等。以光催化为代表的光-电-化学转化,利用光作用于材料产生的光生电荷驱动各种类型的化学反应,如光催化降解污染物,裂解水产氢,合成各种有机无机化学品等,实现太阳能向化学能的转化。光催化近年来已成为研究的热点,尤其是光催化分解水和空气中的污染物是目前最具有应用前景的一种光催化应用方式,已经有商用的光催化剂和小型化的设备应用于净化室内空气以及水中的有害物质。而光热转化的应用在人类历史上已经有数千年的历史,但一直由于效率低、利用方式简单而不受重视。近年来,人们通过新材料和器件结构上的设计,在光热转化效率上取得了新突破,光热转化再次成为研究的热点。值得一提的是,近年来兴起的局域表面加热蒸发水蒸气体系,解决了太阳光直接加热块体水效率低的问题,使得太阳能蒸发水成为一种具有巨大潜力的技术。此外,将光热材料与热电器件耦合,太阳能可以进一步转化为电能,进而还可以驱动电解水装置转化为清洁的氢能,将太阳能以化学能的形式储存下来。目前,人们对太阳能转化做了很多基础性的研究工作,但缺乏具有实际应用价值的太阳能转化系统。因此,本文以太阳能转化应用的原型器件的构建为主要研究目标,基于太阳能作用于材料的光-电、光-热两种基本转化方式,通过对材料的组成、形貌和结构的设计与调控,优化材料在太阳能向特定形式转化的性能,并设计有利于太阳能定向转化的器件,构建满足不同需求的太阳能转化利用系统。本论文中分别选取了光-电-化学转化应用于光催化降解水中污染物,光热转化应用于光热蒸发水和光热温差发电产氢利用三种应用体系,以探索太阳能的高效转化利用方式。本文的主要研究内容如下:太阳能的光-电-化学转化利用方面,光催化由于能利用光催化剂的光生载流子氧化分解水中的有机污染物而受到广泛研究。在本文中设计并制备了一种适用于连续光催化体系的固载型光催化剂,通过将商用的二氧化钛光催化剂表面用氨基修饰,与表面被羧基修饰的石英纤维毡通过静电作用组装,进而形成化学键实现了牢固的准单层组装,经过后续的煅烧将起桥梁作用的有机物碳化,获得了碳连接的负载型Ti02/石英纤维毡光催化剂。本文中探究了材料的退火温度通过影响碳化程度而对光催化性能的影响,并得到了最优的煅烧温度。最优温度（5000C）下煅烧得到的的碳不仅能够连接催化剂与载体,解决了光催化剂分离回收困难的问题,而且能够促进光催化剂的载流子分离而提高光催化效率。由于石英纤维毡对紫外光的吸收率低,光线能在其中进行透射、折射、散射等实现耦合传输,有利于实现光在催化剂上的均匀分布。亲水化处理Ti02/石英纤维毡能够产生毛细作用,使流经污水中的污染物能与催化剂充分接触,本文中基于此构建了一种毛细作用促进流动的连续光催化反应器,实现了高效的连续光催化降解水中的污染物。本文中构建的光催化系统,对实际工厂中的废水具有极高的净化效果,证明了该光催化体系巨大的应用潜力,为利用太阳能的光-电-化学转化进行环境修复应用提供了可行方案。太阳能的光热利用方面,利用光热效应,将太阳能转化为热能用于蒸发水,在海水淡化、污水净化、蒸汽发电等方面具有巨大的应用潜力。提高光热蒸发水体系效率,首先要寻找一种太阳光吸收率高且结构有利于水蒸发的光热转化材料。本文中将钛酸纳米带采用自模板法在氨气气氛下高温煅烧,探究了不同氮化温度对光热性能的影响。在800℃下氮化得到了氮化钛（TiN）纳米带,其作为一种非贵金属等离子体共振吸收材料,相比贵金属（如Au）局域表面等离子共振材料,TiN对太阳光的响应波段更宽,光热转化效率更高。由于氮化过程中的局部收缩,TiN纳米带形成了纳米颗粒连接成的纳米多孔结构,增大了比表面积,同时表面部分氧化使其具有超高的亲水性,增强了材料与水的接触从而有利于热量的传递,纳米孔道结构还有利于水和蒸气的输运,从而加快了水的蒸发速率。进一步地,受到植物蒸腾作用的启发,将光热材料负载于陶瓷板表面进行光热转化蒸发水,利用毛细作用从水体中吸水并输运到光热材料,同时隔热材料能大大减少热量向下方水体散失,整个光热蒸发水器件漂浮在水面上实现表面局域加热,从而构成了高效的光热水蒸发装置。该系统在4kW/m2光照下光热蒸发水的效率达到了 93.6%,利用其搭建的蒸馏水装置在户外真实太阳光照下的演示实验中实现了对自来水和模拟海水高效淡化。该部分工作对光热蒸发水的大规模应用提供了一个高效且低成本的方案。基于光-热、热-电和电-化学效应耦合的太阳能利用系统。由于人类生产生活中需要多种形式的能量,以及太阳能的周期性变化,将太阳能转化为其他形式的能量进行利用和储存具有极大的应用价值。在热电器件表面组装高效的光热转化材料构成光热温差发电装置,能够将太阳能通过光热-热电转化输出电能。相比于光伏发电和光热驱动汽轮机发电,这种发电装置结构简单、灵活便携、成本低。因此,本文选取了石蜡作为碳源,通过火焰合成法在热电器件的表面原位制备一层超细的碳纳米颗粒,构成光热转化层。通过成分和结构表征证明了这些碳纳米颗粒的成分以无定形碳为主,由其组成的光吸收层具有微观孔道结构构成了光学“陷阱”,吸收光谱证实了该光吸收层对全光谱太阳光具有超高的吸收性能。原位合成的方法实现了光热材料与热电器件的紧密接触,提高了传热效率。在此基础上,在光热器件的冷端装配散热装置,在热端装配表面减反射处理的有机玻璃罩,从而减少了热损失并提高了冷热两端的温差,构建了一个高效率的光热温差发电装置。测试表明所构建的太阳能光热-热电耦合发电装置的发电效率比未经处理的温差发电片提高了 34倍。进一步地,在真实太阳光照射下,该发电装置能够驱动电解水获得清洁的氢燃料,将太阳能最终转化为化学能的形式储存下来。该发电装置还能驱动小型电风扇运转,表明了其高效的电输出能力。该部分工作为家用、小型、便携以及偏远地区的用电需求提供了一种新的选择,并且提供了一种太阳能转化利用及储存的可行途径。
宋晓坤[5]（2020）在《基于碳酸氧铋异质结的构建及其对甲苯气体的降解研究》文中认为挥发性有机气体（VOCs）作为一类有毒有害的气体,不仅易对环境造成严重污染,并且易对人类的身体健康造成不可逆的损伤。甲苯作为最具代表性的有机污染气体,不仅会对人体的呼吸系统造成损伤,长期接触还将影响人体的神经系统并造成不可逆损伤。在对甲苯气体进行处理的众多方法中,光催化技术由于其能耗低、操作简单、去除效果好、不会造成二次污染等原因越来越受到研究人员的关注。Bi2O2CO3材料由于其独特的层状结构,易于进行形貌调控。并且所形成的特殊层状结构可以有效的抑制电子空穴对的复合失活现象,已经对Bi2O2CO3材料进行了多方面的研究。在应用光催化技术进行甲苯气体的实际处理过程中应该致力于以下几方面的研究:设法提高Bi2O2CO3的比表面积;采用合适的方法减小Bi2O2CO3材料的能带间隙;进一步提高Bi2O2CO3材料所表现出的氧化还原能力。本文主要针对Bi2O2CO3在处理甲苯气体中所存在的问题,进行了如下研究:片状Bi2O2CO3与3D花状Bi2O2CO3的制备并测试对甲苯气体的降解能力。通过水热法分别制备得到2D片状Bi2O2CO3材料与3D花状Bi2O2CO3材料,并通过XRD、SEM、UV-Vis等确定所制备材料的表面结构以及光吸收能力,并且通过在350W氙灯下分别测试所制备材料的甲苯降解性能,分析不同形貌结构的Bi2O2CO3材料对甲苯气体催化降解的性能差异。花状Bi2O2CO3-CdS-CuS稳定异质结的构建及其对甲苯气体的降解研究。首先,制造了装饰有片状结构的Bi2O2CO3花。Bi2O2CO3花上片状结构的紧密装饰提供了更大的比表面积,可与甲苯接触。最后,一步水热法制备得到Bi2O2CO3和CdS-CuS,形成三元复合异质结。活性的提高应归因于三元异质结可产生更多的活性物质·OH来降解甲苯。CuS中S原子中的3p电子轨道可用作电子受体,有效提高表面S空位的稳定性。另外,CuS的存在可以解决在光照条件下由CdS的光蚀刻引起的失活的问题。CuS-CdS-BOCS元内S的价态变化仅为1.1%,而反应前后CdS-BOC内S的价态变化高达7.5%。表现出最高的去除效果,甲苯气体在3000 ppm的去除率可达67%。另外,复合材料的带隙从3.2eV降低到2.25eV。提供了一种新的替代催化材料,用于降解甲苯。通过这项工作,提供了可靠的策略来增强CdS中S的性质稳定性。花状Z型CdS-CQDs-Bi2O2CO3异质结的构建及其对甲苯气体的降解研究。通过水热法合成了由纳米片状结构紧密结合的花状Bi2O2CO3,以降解甲苯气体能力作为其性能评价手段。花状的Bi2O2CO3更有利于吸收可见光并与甲苯接触。然后通过浸渍和搅拌的方法制备了由Bi2O2CO3,CdS和CQDs形成的Z型CdS-CQDs-Bi2O2CO3异质结,以增强对气态甲苯的降解效果。活性的增加归因于Z方案异质结中保留了具有较高氧化还原能力的·O22-和·OH。与纯Bi2O2CO3相比,甲苯在3000 ppm时的降解可能从20%降至47%。同时,TEM和XPS证明存在三元异质结。通过复合材料的光电转换和紫外可见,Z型复合材料具有优异的光电转换效率和光吸收效果。复合材料的带隙从3.2eV降低到2.75eV,瞬态光电流和阻抗优于其他单体材料,这表明Z型异质结构的存在提高了光生电子空穴迁移的能力,延长了电子和空穴的寿命。最后,通过XPS测量了Bi2O2CO3和CdS的价带电势,并验证了Z方案CdS-CQDs-Bi2O2CO3的电荷转移机理。希望通过本次研究可以有效的提高Bi2O2CO3的催化能力,为今后设计合成高活性催化材料提供一定的参考意义。
陈奇慧[6]（2020）在《过渡金属元素负载TiO2纳米管制备及光催化性能研究》文中研究表明Ti O2纳米管具有排列整齐、结构可控、化学性能稳定、无毒、比表面积大等优点,在太阳能电池、生物传感器、太阳能产氢等领域具有广阔的应用前景。本文对阳极氧化法制备的Ti O2纳米管进行研究,选择合适的过渡金属元素,分别采用浸渍-煅烧法和电化学沉积法对Ti O2纳米管进行改性,制备Cu2O/Ti O2纳米管和Co/Ti O2纳米管,并对复合材料的物理及化学特性进行表征,具体结果如下。在氧化电压为50V、氧化时间为2h的条件下制备Ti O2纳米管,所得Ti O2纳米管阵列排列规整,平均管径为130-150nm,平均管长为2-3μm,经过高温煅烧和负载改性后,Ti O2纳米管的形貌并无明显的破坏。首先,采用浸渍-煅烧法制备了Cu2O/Ti O2纳米管,通过调控前驱体中Na OH的浓度控制Cu2O颗粒的生长,随着Na OH浓度增高,Cu2O颗粒在Ti O2纳米管表面产生堆积现象,当Na OH的浓度为0.2mol/L时,Cu2O/Ti O2纳米管与纯Ti O2纳米管的光生电流密度相比提高了1倍;当Na OH浓度为0.3mol/L时,复合催化剂降解Rh B的效果最好;由光致发光谱图中可以看出,Cu2O的负载降低了电子-空穴对的复合率,提高了光生电子的利用率。其次,采用电化学沉积法制备Cu2O/Ti O2纳米管,通过调节制备过程中电解液的p H值调控沉积Cu2O颗粒的大小及沉积路径。由SEM表征得知,随着电解液p H值的增大,越来越多的Cu2O颗粒沉积在Ti O2纳米管阵列的内部,均匀分散在管壁上,而当p H值大于12时,所得Cu2O颗粒变大,堆积在Ti O2纳米管管口顶端。对一系列的Cu2O/Ti O2纳米管进行光解水产氢效果测试以及光催化降解罗丹明B测试发现,当电解液p H=11时,复合催化剂光生电流密度最高为1.0m A/cm2,光电转换效率达到22.6%,而此时对Rh B的降解率也最高。选择电化学沉积法将Co颗粒负载在Ti O2纳米管上,首先恒定沉积电压不变,改变沉积时间,由SEM分析结果得知,Co纳米颗粒的平均粒径随着沉积时间的增长逐渐减小,当沉积时间为60s、沉积电压为1V时,光电转化效率达到14.92%,与纯Ti O2纳米管的效率（7.24%）相比增长了一倍;由PL和EIS表征结果得知,适量的Co负载后的催化剂电子-空穴对分离效果更好,光电转化效率更高。其次恒定沉积时间不变,改变电压,Co颗粒的直径逐渐减小并进入Ti O2管内均匀分布,当沉积电压为2V时,其对Rh B的降解效率达到76.3%,与纯Ti O2纳米管相比明显提高,说明Co颗粒的掺杂明显提高了Ti O2纳米管的光催化活性,同时使Ti O2纳米管的禁带宽度降低,有效抑制了电子-空穴对的复合,提高了材料对可见光的吸收强度。
甄一尘[7]（2020）在《新型管式磁膜光催化反应体系对氯酚废水的降解效果与机制研究》文中研究说明氯酚类化合物（CPs）因其优秀的广谱杀菌和防腐效果,被大量用于木材防腐、杀虫杀菌剂、农药兽药、纺织印染、造纸印刷和化工行业的原料或中间体。然而,CPs因其环境持久性、生物蓄积性和生物毒性,一旦不当排放就会污染水生生态系统,进而威胁人类健康。在我国,2,4-二氯苯酚（2,4-DCP）已被国家环保总局列为控制污染物。在高级氧化技术中,光催化氧化技术具有简单高效,易于操控,无二次污染等优势,新型高活性复合纳米光催化剂成为国内外的研究热点。然而,由于光源、催化剂回收及光反应器构造等关键因素的制约,限制了光催化技术的广泛应用。本文采用微波水热法,成功的制备了磁性纳米核壳结构Fe3O4@SiO2@TiO2（FST）光催化剂,并针对水中的CPs污染物,搭建了一套新型管式过流磁膜光催化系统。主要研究结果如下:（1）采用微波水热法成功制备了活性好,粒径均一的纳米级核壳光催化剂。微波溶剂热法高效低耗,不但可获得强磁性高纯度Fe3O4纳米球核,还可快速获得最外面的晶型良好的TiO2层,显着简化了合成过程,且更加绿色环保。最终制得了平均粒径约149 nm,Ms为23.2 emu/g的FST复合光催化剂。（2）基于自制的FST复合光催化剂,设计并搭建了新型管式过流磁膜反应器,以2,4-二氯苯酚（2,4-DCP）的氧化降解为目的,分析了传统光催化反应器与管式磁膜反应器的不同。实验结果表明,浸入式光源比外光源的光利用率更高,传统的悬浮态催化剂光反应器由于颗粒间的“光遮蔽效应”降低了光利用率,且需分离单元回收催化剂,从而限制了光催化技术的应用。本文提出的管式过流磁膜光反应器,在外磁场的作用下形成FST薄膜,即解决了“光遮蔽效应”,又避免了纳米光催化剂的回收操作及流失,从而达到了高效且稳定的有机物污染物光降解效果。采用管式过流磁膜反应器处理初始浓度为10 mg/L的2,4-DCP,10次出水的平均去除率为98.15%。（3）探讨了该光反应器对水中不同初始浓度的氯酚类有机物（2-CP、2,4-DCP、2,4,6-TCP）的光催化降解效果,并考察了单组分系统和多组分系统中CPs的光降解动力学。通过加入不同活性基团(h+、·O2-、·OH)的猝灭剂,分析了改光催化反应器对2,4-DCP的氧化降解机制。此外,还分析了水体中SO42-、Cl-阴离子对2,4-DCP降解效果的影响。（4）成功制备了掺杂的La-FST磁性复合催化剂,其光催化活性显着提升,且光催化效果稳定性良好。将La-FST投加到管式过流磁膜光反应器中,处理初始浓度为10mg/L的2,4-DCP,经过40 min的光催化,可达到99.59%的去除率,10次出水平均降解率为99.20%。
孔祥权[8]（2020）在《Fe2O3/g-C3N4/N共掺杂TiO2纳米管阵列制备及其光催化降解内分泌干扰物双酚A》文中认为随着工业的迅速发展,众多内分泌干扰物（EDCs）,通过人类的生活和生产过程,被越来越多的释放到水环境中。大部分EDCs的结构稳定,不易分解,毒性强,对人体内和动物体内的激素功能有较大影响,对环境造成严重污染。目前EDCs类污染物已经被列为重要的新兴污染物（ECs）之一。另外,常规污水处理技术对EDCs的降解效果有限,并不能完全去除这类危害物质,因此需要开发新型且更为有效的水处理技术,以解决EDCs对环境的危害。高级氧化技术中光催化技术二次污染小、反应效率高,且具有太阳光做为反应光源的潜力等优点,可以作为处理EDCs的备选技术之一。光催化技术是否高效实用,光催化剂起到关键的作用。目前可用于光催化降解水中有机污染物的光催化剂以金属氧化物半导体材料为主,如氧化锌（Zn O）氧,氧化锡（Sn O2）,硫化镉（Cd S）,钒酸铋（Bi VO4）,铁氧体（Fe2O3,Fe3O4）等,上述光催化剂虽然具有一定光催化效能,但同时也存在溶出风险,进而对环境和人体产生毒性。所以,从环境安全性角度来看,目前较为理想的的光催化材料,仍以纳米TiO2半导体材料为主。但是由于TiO2禁带宽度较大,光电转化效率低,因此其光催化降解水中有机污染物的能力有限。为了进一步提高TiO2的催化性能,通常会对其进行掺杂、复合及表面修饰进行改性。本研究通过多元素共掺杂,制备了g-C3N4、Fe2O3共掺杂N改性TiO2纳米管阵列光催化剂（Fe2O3/g-C3N4@N-TNA）,获得了Fe2O3/g-C3N4@N-TNA的制备条件参数,并对其光催化降解内分泌干扰物双酚A（BPA）的效果和动力学机理进行了实验研究。研究结果表明,N的掺杂可以有效地减小TiO2带隙,降低跃迁能;片层网状结构的g-C3N4掺杂可以有效提高光生载流子的传递效率,提高光催化效能;Fe2O3掺杂可以进一步降低激发能级导致激发光红移,提高反应效果。本研究还探讨了多元素共掺杂TiO2光激发降解BPA反应机制,丰富了光催化剂制备路径,为环境内分泌干扰物的有效处理提供了新的思路,具体工作如下:（1）TiO2纳米管阵列（TNA）的制备和表征。采用阳极氧化法制备TNA光催化剂,并采用X射线衍射仪（XRD）、场发射扫描电镜（FE-SEM）、固体紫外分光光度计（UV-vis）、拉曼（Raman）、X射线光电子能谱分析（XPS）、光电系统对其进行了表征,结果显示TNA的尺度为50纳米左右,呈现锐钛矿和金红石混合晶型,在可见光（400 nm-800nm）条件下也具有光吸收能力,其激发能级为3.03 e V。本研究还考察了TNA光催化降解BPA溶液的能力,结果表明:以质量分数为0.4%NH4F和体积分数1%H2O的乙二醇电解液、煅烧温度450°C的条件下制备的TNA具有更好的光催化性能,在模拟太阳光（200 nm-800 nm）的照射下,采用10 cm2的本催化剂4 mg/L的BPA溶液,在p H=7.00,反应60 min时,BPA溶液的去除率可达到76.3%。（2）将TNA前驱体（经过电刻蚀处理后的TiO2,未经高温煅烧）置于氮气气氛马弗炉中450°C煅烧,得到氮掺杂TNA（N-TNA）光催化剂,对其进行了形貌表征和光催化反应研究。结果表明N-TNA光催化剂激发能级下降为2.56 e V。在模拟太阳光（200nm-800 nm）的照射下,采用10 cm2的本催化剂处理100 m L浓度为4 mg/L的BPA溶液,在p H=7.00的条件下,反应60 min时,BPA的去除率为82.5%。N改性有效的降低了激发能,提高了降解效果。（3）以N-TNA为基础,经过三聚氰胺溶液浸渍处理,置于马弗炉中550°C密封煅烧,将g-C3N4掺杂到N-TNA上,得到g-C3N4掺杂N-TNA（g-C3N4@N-TNA）光催化剂,并对其进行了表征和光催化反应研究。结果表明g-C3N4@N-TNA光催化剂光激发能级下降为2.44 e V。在模拟太阳光（200 nm-800 nm）的照射下,采用10 cm2的本催化剂处理100 m L浓度为4 mg/L的BPA溶液,在p H=7.00的条件下,反应60 min时,BPA的去除率为80.4%。g-C3N4的掺杂有效地降低了N-TNA激发能级,提高了可见光的吸收,同时提高了光生载流子传递效率,具有较为优异的光电效能。（4）以g-C3N4@N-TNA为基础,经过FeSO4溶液浸渍-烘干处理,将Fe2O3掺杂到g-C3N4@N-TNA上,获得Fe2O3和g-C3N4共掺杂的N-TNA（Fe2O3/g-C3N4@N-TNA）光催化剂,并对其进行了表征和光催化反应研究。结果表明Fe2O3/g-C3N4@N-TNA光催化剂其激发能级下降为2.15 e V,具有可见光激发特性。在模拟太阳光（200 nm-800 nm）的照射下,采用10 cm2的本催化剂处理100 m L浓度为4 mg/L的BPA溶液,在p H=7.00的条件下,反应60 min时,BPA的去除率可达100.0%。当光照时间增加至2 h时,BPA溶液总有机碳（TOC）的去除率可达60%以上。研究还发现反应体系中羟基自由基（·OH）浓度随着光照时间的增加而增加,结合BPA降解反应中间产物分析结果可知,Fe2O3/g-C3N4@N-TNA光催化降解BPA机制主要以·OH链反应为主,光生电子产超氧自由基（·O2-）机制在酸性条件下也可能是其反应高效的原因之一。本研究成功制备了多元素共掺杂TiO2纳米管阵列光催化剂（Fe2O3/g-C3N4@N-TNA）,对其模拟太阳光催化降解BPA溶液进行了对比研究,并提出了内分泌干扰物BPA的降解反应机制,为太阳光催化降解有机污染物技术提供了新的催化剂合成思路和方法,丰富了光催化研究领域。
陆亚超[9]（2020）在《静电纺丝制备TiO2纳米纤维光催化空气净化》文中进行了进一步梳理随着世界工业文明的进程加快,大量污染物被排放在自然环境中,造成十分严峻的环境污染问题。半导体光催化氧化技术,因为可以利用太阳能和空气中的氧气进行有毒污染物的氧化分解而得到广泛关注。作为最具代表性的半导体光催化材料,TiO2因无法利用可见光且光生载流子易复合,导致其光催化活性不高。考虑到一维纳米材料具有优异的物理、化学、生物特性,以及纳米粉体TiO2难以回收利用。本论文采用静电纺丝技术制备高活性TiO2纳米纤维,并考察其光催化空气净化性能。具体研究内容如下:1、大比表面积TiO2纳米纤维:为增加普通TiO2纳米纤维的表面积从而提高其光催化活性,我们利用静电纺丝技术制备出TiO2纳米纤维,通过碱热处理使之转化为钛酸盐纳米片组装的纳米纤维,然后经过酸洗和煅烧操作,得到TiO2纳米片组装的纳米纤维（TiO2-NFs-NSs）。系统探究了碱热时间对TiO2纳米纤维光催化氧化丙酮及其染料敏化太阳能电池性能。结果表明:（1）碱热3 h后所得TiO2纳米纤维,其比表面积从从28 m2g–1急剧增加至106 m2g–1,增大了3.8倍;（2）碱热2.5 h所得TiO2纳米纤维表现出最高的光催化活性,丙酮降解率速率常数和染料敏化电池光电转化效率分别提升了3.1(从1.11 ppm·min-1到3.41 ppm·min-1)与2.3倍（从1.14%到2.65%）。纳米片组装TiO2纳米纤维高活性的原因,在于催化剂的比表面积增加和光吸收性能增强（纳米片有利于光散射）。2、碳掺杂TiO2纳米纤维:微量的元素掺杂有利于拓展TiO2的光响应范围,提高光催化活性。我们将TiO2纳米纤维前驱体在300-800℃范围内煅烧,将作为模板剂的PVP碳化,制备碳掺杂TiO2纳米纤维（C-TiO2-NFs）,用CO2的光催化还原评价TiO2纳米纤维的光催化活性。结果发现:（1）400℃煅烧的TiO2纳米纤维（T400）,表现出最高的CH4生成速率(55μmolg-1h-1),而500℃煅烧的TiO2纳米纤维（T500）表现出最高的CO生成速率(4.7μmolg-1h-1);（2）锐钛矿型TiO2还原光催化CO2的产物为CH4和CO,金红石型TiO2光催化还原CO2的产物基本为CO。碳掺杂TiO2纳米纤维高活性的原因,是由于碳掺杂拓展了催化剂光吸收范围,并促进了光生载流子的分离。3、氮掺杂TiO2纳米纤维:为提升TiO2纳米纤维的光吸收性能,我们将由纳米片组装的TiO2纳米纤维（TiO2-NFs-NSs）与含氮的有机物（尿素、三聚氰胺和二氰二胺）一起混合,并于550℃下进行煅烧处理,以制备氮掺杂由纳米片组装的TiO2纳米纤维（N-TiO2-NFs-NSs）。催化剂的活性用NO的可见光催化氧化来评价。结果发现,以尿素、三聚氰胺、二氰二胺为氮源,都可以制备N掺杂TiO2纳米纤维。以尿素为氮源所制备的N掺杂TiO2纳米纤维,表现出最强的光催化氧化NO性能,NO去除率从39.4%提高到50.8%（增强1.3倍）。这归因于N掺杂增强了光吸收性,并提升了TiO2纳米纤维载流子分离效率。
贺文波[10]（2020）在《黑磷多晶体纳米片的制备及其光催化应用研究》文中指出随着地球能源危机的加剧,光催化分解水制氢技术被认为是解决全球能源问题的有效途径。光催化剂是光催化制氢反应的基础。传统的金属基半导体光催化剂存在成本高、制备工艺复杂、光转化能力差等问题。因此,研究人员将注意力转移到非金属基光催化剂上,目前已开发出一系列非金属基光催化材料,如硅、硼、硫和红磷基光催化剂。作为一种新型的半导体材料,黑磷（BP）是一种自然带隙为0.3-2 eV的二维材料,在紫外-可见光照射下可水解制氢,具有优异的光学、电学、热学和机械性能,在光学领域具有广泛的应用。在已报道的所有非金属基光催化剂中,BP被认为是一种十分有前景的材料。本论文从研究黑磷多晶体的制备和光催化应用出发,制备了不同的黑磷基复合材料,来提高黑磷作为光催化剂基体的产氢性能。具体研究如下:1.利用黑磷多晶体纳米片作为光催化反应剂在紫外-可见光照射下产生氢气。采用一步水热法制备了黑磷多晶体纳米材料。光催化性能分析表明,黑磷纳米材料具有较高的光催化活性和电子传输能力,其高效的光催化制氢能力是由于黑磷纳米片的层状多晶体结构。实验结果表明,较块状红磷（RP）单体几乎为0的光催化产氢速率,黑磷多晶体的产氢速率达到了290.2 umolh-1g-1。证明了黑磷纳米材料具有良好的光催化性能和优异的化学稳定性,可以替代传统光催化剂并开发一种低成本、稳定、高效的新型光催化基体。2.研究了一种助催化剂并将其负载在黑磷纳米片上进行光催化产氢应用,通过高温水热法制备出分散均匀的二氧化钛（TiO2）纳米球,并将其与块体红磷共同水热还原,最终制备出BP-TiF3复合材料。实验前期,对比了BP与BP-TiF3器件的光催化性能,研究发现,较基体黑磷而言,BP-TiF3表现出较高的产氢速率,其原因主要是形成的助催化剂TiF3吸引了大量的表面电荷,加速了电子空穴的分离速率,同时增强了电子还原能力。通过实验结果发现,TiO2掺杂量为0.1g时,该复合材料的产氢速率达到最大值,为612.0 umolh-1g-1,所以表现出良好的光催化性能和优异的稳定性。BP-TiF3复合材料在紫外-可见光照射4小时后其光催化产氢速率明显高于单体BP(290.2 umolh-1g-1)与单体TiO2(283.9 umolh-1g-1)。该研究说明BP-TiF3复合材料比单体材料具有更大的应用潜力,同时也提供了一种简便制备助催化剂的新思路。3.选取黑磷多晶体与二硫化钼纳米片为基体,首先通过液体超声剥离法制得二硫化钼纳米片,之后通过一步水热法制备了黑磷-二硫化钼（BP-MoS2）复合材料。本实验构建了一种二维异质结的插层结构,有效的提高了黑磷单体的光催化性能。光催化制氢测试表明BP-MoS2异质结与BP和MoS2单体材料相比,具有更快的电子转移能力和更优异的光催化性能,其电化学性能的提升是由于BP与MoS2的协同效应,并且形成的异质结能大幅度提高光生载流子的迁移速率。实验构筑BP-MoS2异质结,单纯BP和MoS2光催化剂,在全范围波长照射下测得其光催化产氢速率分别为575.4 umolh-1g-1,230.6 umolh-1g-1和226.9 umolh-1g-1,说明两种纳米片形成插层的异质结结构,其光催化性能最好。以上结论进一步证明了BP可作为光催化反应中基体光催化剂使用,使光催化剂向着高效,稳定,成本低的方向发展。
二、纳米二氧化钛光催化反应和光电转化反应研究进展（论文开题报告）
（1）论文研究背景及目的
此处内容要求：
首先简单简介论文所研究问题的基本概念和背景，再而简单明了地指出论文所要研究解决的具体问题，并提出你的论文准备的观点或解决方法。
写法范例：
本文主要提出一款精简64位RISC处理器存储管理单元结构并详细分析其设计过程。在该MMU结构中,TLB采用叁个分离的TLB,TLB采用基于内容查找的相联存储器并行查找,支持粗粒度为64KB和细粒度为4KB两种页面大小,采用多级分层页表结构映射地址空间,并详细论述了四级页表转换过程,TLB结构组织等。该MMU结构将作为该处理器存储系统实现的一个重要组成部分。
（2）本文研究方法
调查法：该方法是有目的、有系统的搜集有关研究对象的具体信息。
观察法：用自己的感官和辅助工具直接观察研究对象从而得到有关信息。
实验法：通过主支变革、控制研究对象来发现与确认事物间的因果关系。
文献研究法：通过调查文献来获得资料，从而全面的、正确的了解掌握研究方法。
实证研究法：依据现有的科学理论和实践的需要提出设计。
定性分析法：对研究对象进行“质”的方面的研究，这个方法需要计算的数据较少。
定量分析法：通过具体的数字，使人们对研究对象的认识进一步精确化。
跨学科研究法：运用多学科的理论、方法和成果从整体上对某一课题进行研究。
功能分析法：这是社会科学用来分析社会现象的一种方法，从某一功能出发研究多个方面的影响。
模拟法：通过创设一个与原型相似的模型来间接研究原型某种特性的一种形容方法。
三、纳米二氧化钛光催化反应和光电转化反应研究进展（论文提纲范文）
（1）二维TiO2纳米异质结的制备及其光催化性能的研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 引言 |
| 1.2 TiO_2的概述 |
| 1.2.1 TiO_2的介绍 |
| 1.2.2 TiO_2在光催化领域上的应用进展 |
| 1.2.3 TiO_2的光催化机理与过程 |
| 1.2.4 TiO_2光催化反应的影响因素 |
| 1.3 纳米TiO_2的主要制备方法 |
| 1.4 纳米TiO_2的掺杂改性方法 |
| 1.4.1 贵金属沉积 |
| 1.4.2 半导体复合 |
| 1.4.3 金属离子掺杂 |
| 1.4.4 非金属离子掺杂 |
| 1.4.5 共掺杂 |
| 1.4.6 其他改性 |
| 1.5 本文的选题思路以及内容 |
| 第二章 实验过程与测试方法 |
| 2.1 实验试剂与仪器 |
| 2.1.1 实验试剂 |
| 2.1.2 实验仪器 |
| 2.2 材料表征 |
| 2.2.1 扫描电子显微镜(SEM) |
| 2.2.2 X射线衍射仪(XRD) |
| 2.2.3 透射电子显微镜(TEM) |
| 2.2.4 紫外-可见分光光度计(UV-Vis) |
| 2.2.5 X射线光电子能谱(XPS) |
| 2.3 性能测试 |
| 2.3.1 光催化性能测试 |
| 2.3.2 活性物种检测 |
| 2.3.3 光电性能测试 |
| 第三章 TiO_2纳米片的生长机制及其光催化活性的研究 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 实验部分 |
| 3.2.1 样品制备 |
| 3.2.2 光催化性能测试 |
| 3.3 结果与讨论 |
| 3.3.1 形貌和结构分析 |
| 3.3.2 紫外-可见吸收谱分析 |
| 3.3.3 光催化性能分析 |
| 3.3.4 光催化机理分析 |
| 3.4 结论 |
| 第四章 TiO_2/SnS_2纳米复合材料的制备以及光催化性能的研究 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 实验部分 |
| 4.2.1 样品制备 |
| 4.2.2 光催化和光电化学测试 |
| 4.2.3 活性物种检测 |
| 4.3 结果与讨论 |
| 4.3.1 形貌与结构分析 |
| 4.3.2 XPS分析 |
| 4.3.3 紫外可见吸收谱分析 |
| 4.3.4 光电性能 |
| 4.3.5 光催化及稳定性 |
| 4.3.6 光催化机理分析 |
| 4.4 总结 |
| 第五章 总结与展望 |
| 5.1 总结 |
| 5.2 展望 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 作者简介及读研期间主要科研成果 |
（2）多元尖晶石结构材料的构建、表征及其光助催化性能研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 主要英文缩写对照表 |
| 主要符号表 |
| 1 绪论 |
| 1.1 半导体光电化学光助催化技术的研究进展 |
| 1.1.1 半导体光电化学光助催化技术的研究概况 |
| 1.1.2 半导体光电化学光助催化技术原理 |
| 1.1.3 半导体光电化学光助催化技术的影响因素 |
| 1.2 半导体结构材料改性方法 |
| 1.2.1 新型可见光响应半导体结构材料的开发 |
| 1.2.2 半导体光电功能材料改性方法 |
| 1.2.3 多技术耦合体系 |
| 1.3 (X_xY_(1-x))~A(Y_xX_(2-x))~BMe_4尖晶石型半导体结构材料研究概述 |
| 1.3.1 (X_xY_(1-x))~A(Y_xX_(2-x))~BMe_4尖晶石型半导体材料的晶体结构 |
| 1.3.2 (X_xY_(1-x))~A(Y_xX_(2-x))~BMe_4尖晶石型半导体材料的应用 |
| 1.4 本文主要研究思路与内容 |
| 1.4.1 选题依据及研究意义 |
| 1.4.2 研究内容 |
| 1.4.3 技术路线 |
| 2 Cu_(0.5)Zn_(0.5)Fe_2O_4 QDs/TiO_2 NAEs纳米管阵列电极材料的构建、表征及其光电化学和光催化性能研究 |
| 2.1 引言 |
| 2.2 实验部分 |
| 2.2.1 实验材料与仪器 |
| 2.2.2 电极制备 |
| 2.2.3 Cu_(0.5)Zn_(0.5)Fe_2O_4 (QDs)/TiO_2 NAEs复合电极材料的表征及分析手段 |
| 2.2.4 Cu_(0.5)Zn_(0.5)Fe_2O_4 QDs/TiO_2 NAEs复合电极材料的电化学表征 |
| 2.2.5 基于Cu_(0.5)Zn_(0.5)Fe_2O_4 QDs/TiO_2 NAEs复合电极材料光电耦合体系降解污染物 |
| 2.3 结果与讨论 |
| 2.3.1 Cu_(0.5)Zn_(0.5)Fe_2O_4 QDs/TiO_2 NAEs复合电极材料微观形貌及结构分析 |
| 2.3.2 Cu_(0.5)Zn_(0.5)Fe_2O_4 QDs/TiO_2 NAEs复合电极材料的光学性能 |
| 2.3.3 动力学测试 |
| 2.3.4 Cu_(0.5)Zn_(0.5)Fe_2O_4 QDs/TiO_2 NAEs复合电极材料的光电化学测试 |
| 2.3.5 Cu_(0.5)Zn_(0.5)Fe_2O_4 QDs/TiO_2 NAEs复合电极材料的光电催化特性 |
| 2.3.6 Cu_(0.5)Zn_(0.5)Fe_2O_4 QDs/TiO_2 NAEs复合电极材料光电催化降解机理探讨 |
| 2.4 本章小结 |
| 3 Cu_xZn_(1-x)Fe_2O_4(0≤x≤1)尖晶石光催化类芬顿耦合体系的构建及其催化性能研究 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 实验部分 |
| 3.2.1 实验材料与仪器 |
| 3.2.2 Cu_xZn_(1-x)Fe_2O_4(0≤x≤1)多级卵黄壳空心纳米微球材料的制备 |
| 3.2.3 Cu_xZn_(1-x)Fe_2O_4(0≤x≤1)HYSHNMs光催化类芬顿耦合体系的构建 |
| 3.2.4 材料表征及测试 |
| 3.2.5 DFT量化计算 |
| 3.3 结果与讨论 |
| 3.3.1 形貌分析 |
| 3.3.2 物理化学性质分析 |
| 3.3.3 光学性能分析 |
| 3.3.4 光助催化性能研究 |
| 3.3.5 动力学研究 |
| 3.3.6 硫酸根自由基的产生机理 |
| 3.4 本章小结 |
| 4 Cu-Zn-Fe多元尖晶石多级空心纳米微球材料的构建、表征及光催化性能研究 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 实验部分 |
| 4.2.1 实验材料与仪器 |
| 4.2.2 Cu-Zn-Fe多元尖晶石多级空心纳米微球材料的构建 |
| 4.2.3 Cu-Zn-Fe多元尖晶石多级空心纳米微球材料的表征 |
| 4.2.4 光催化还原CO_2性能研究 |
| 4.2.5 光催化氧化磺胺甲恶唑(SMX)性能研究 |
| 4.2.6 第一性原理DFT理论计算 |
| 4.3 结果与讨论 |
| 4.3.1 催化材料形貌及结构表征 |
| 4.3.2 物理化学性质考察 |
| 4.3.3 光学性质 |
| 4.3.4 催化活性考察 |
| 4.4 本章小结 |
| 5 A_(1-x)Co_x(A_xCo_(2-x))O_4(A=Zn,Ni和Cu)多级纳米微结构材料构建、表征及光还原CO_2性能研究 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 实验部分 |
| 5.2.1 实验材料与仪器 |
| 5.2.2 催化剂制备 |
| 5.2.3 表征手段 |
| 5.2.4 DFT理论计算 |
| 5.2.5 CO_2光助催化还原性能研究 |
| 5.2.6 光电化学性能研究 |
| 5.3 结果与讨论 |
| 5.3.1 形貌结构分析 |
| 5.3.2 钴基尖晶石多级纳米微球材料物理化学性质分析 |
| 5.3.3 钴基尖晶石多级纳米微球材料光学以及光电性能分析 |
| 5.3.4 钴基尖晶石纳米微球材料催化性能及机理分析 |
| 5.4 本章小结 |
| 6 结论与展望 |
| 6.1 结论 |
| 6.2 创新点摘要 |
| 6.3 展望 |
| 参考文献 |
| 作者简介 |
| 攻读博士学位期间科研成果及科研项目 |
| 致谢 |
（3）碳点与二氧化钛材料的改性及应用研究（论文提纲范文）
| 学位论文数据集 |
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 符号和缩略词说明 |
| 1 绪论 |
| 1.1 半导体光催化技术概述 |
| 1.1.1 半导体光催化技术背景 |
| 1.1.2 半导体光催化技术原理 |
| 1.2 二氧化钛材料概述 |
| 1.2.1 二氧化钛的性质 |
| 1.2.2 二氧化钛的制备 |
| 1.2.3 二氧化钛的改性研究 |
| 1.3 论文研究内容及研究意义 |
| 2 多种元素掺杂碳点的制备及其光学性质研究 |
| 2.1 引言 |
| 2.2.1 碳点简介 |
| 2.2 实验部分 |
| 2.2.1 实验材料与仪器 |
| 2.2.2 荧光碳点的制备 |
| 2.2.3 测试与表征方法 |
| 2.3 结果与分析 |
| 2.3.1 碳点的微观形态分析 |
| 2.3.2 碳点A的元素与荧光性能分析 |
| 2.3.3 碳点B的荧光性能分析与选择性检测 |
| 2.3.4 碳点C和碳点D的荧光性能分析 |
| 2.4 碳点纳米纤维的制备及性能探索 |
| 2.5 小结 |
| 3 碳点修饰二氧化钛纳米棒的制备及其在DSSCs中的应用研究 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 实验部分 |
| 3.2.1 实验材料与仪器 |
| 3.2.2 二氧化钛纳米棒制备 |
| 3.2.3 染料敏化太阳电池组装 |
| 3.2.4 测试与表征方法 |
| 3.3 结果与分析 |
| 3.3.1 二氧化钦纳米棒结晶态分析 |
| 3.3.2 异丙醇钛加入量对二氧化钛纳米棒形貌的影响分析 |
| 3.3.3 溶剂热温度对二氧化钛纳米棒形貌的影响分析 |
| 3.3.4 前驱体比例对二氧化钛纳米棒形貌的影响分析 |
| 3.3.5 碳点修饰纳米棒的应用研究与分析 |
| 3.4 小结 |
| 4 铁钴双金属掺杂二氧化钛超细纤维的制备及其光催化应用研究 |
| 4.1 引言 |
| 4.1.1 静电纺丝理论与发展历史 |
| 4.1.2 静电纺丝设备与影响因素 |
| 4.1.3 静电纺丝制备二氧化钛复合纤维概述 |
| 4.2 实验部分 |
| 4.2.1 实验仪器与材料 |
| 4.2.2 纺丝前驱体的配置 |
| 4.2.3 铁钴掺杂纤维烧结 |
| 4.2.4 测试与表征方法 |
| 4.3 正交实验方案与结果分析 |
| 4.4 结构表征测试结果与分析 |
| 4.4.1 铁钴掺杂二氧化钛纤维的形貌分析 |
| 4.4.2 铁钴掺杂二氧化钛纤维的晶型分析 |
| 4.4.3 铁钴掺杂二氧化钛纤维的红外光谱表征 |
| 4.4.4 铁钴掺杂二氧化钛纤维的元素成分分析 |
| 4.5 光催化性能测试结果分析 |
| 4.5.1 铁钴掺杂二氧化钛纤维的紫外可见漫反射测试分析 |
| 4.5.2 铁钴掺杂二氧化钛纤维的光催化降解测试 |
| 4.6 小结 |
| 5 结论与展望 |
| 5.1 结论 |
| 5.2 展望 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 作者攻读学位期间的研究成果和发表的学术论文目录 |
| 导师及作者简介 |
| 硕士研究生学位论文答辩委员会决议书 |
（4）太阳光能量转化材料构建与应用演示系统（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 引言 |
| 1.2 太阳能的光电转化获得化学能—光催化 |
| 1.2.1 光催化反应的历史 |
| 1.2.2 半导体光催化反应的原理 |
| 1.2.3 光催化反应的应用 |
| 1.2.4 光催化剂的种类 |
| 1.2.5 光催化降解污染物应用体系研究现状 |
| 1.3 太阳能的光热转化 |
| 1.3.1 光热转化材料的分类 |
| 1.3.2 光热转化应用体系研究现状 |
| 1.4 选题依据及主要研究内容 |
| 参考文献 |
| 第二章 基于光-电-化学转化的碳连接的二氧化钛负载的石英纤维复合多孔材料太阳能连续光催化污水处理系统 |
| 2.1 引言 |
| 2.2 实验过程 |
| 2.2.1 实验材料 |
| 2.2.2 二氧化钛纳米颗粒在石英纤维毡表面负载 |
| 2.2.3 材料的表征 |
| 2.2.4 TiO_2/石英纤维毡光催化剂的光催化水处理性能测试 |
| 2.3 结果与讨论 |
| 2.3.1 P25 TiO_2纳米颗粒在石英纤维表面负载情况的研究 |
| 2.3.2 P25/石英纤维毡复合光催化剂亲水改性探究 |
| 2.3.3 TiO_2/石英纤维毡及连续光催化水处理系统的性能研究 |
| 2.4 本章结论 |
| 参考文献 |
| 第三章 基于光-热转化效应的TiN多孔纳米带水蒸发及纯水收集系统 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 实验部分 |
| 3.2.1 实验材料 |
| 3.2.2 多孔TiN纳米带(c-TiN NBs)的制备 |
| 3.2.3 样品的表征 |
| 3.2.4 太阳能光热水蒸发性能测试方法 |
| 3.3 结果与讨论 |
| 3.3.1 材料的组成和微观结构分析 |
| 3.3.2 样品的光吸收特性研究 |
| 3.3.3 样品的光热升温性能研究 |
| 3.3.4 水蒸发过程的热效率分析及水蒸发系统的结构设计 |
| 3.3.5 不同材料以及系统结构对光热水蒸发性能的影响 |
| 3.4 本章结论 |
| 参考文献 |
| 第四章 基于光-热,热-电和电-化学效应的太阳能产氢级联系统及能量耦合传递 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 实验部分 |
| 4.2.1 制备过程 |
| 4.2.2 样品表征 |
| 4.2.3 太阳能光热蒸发水性能测试 |
| 4.2.4 光热-热电耦合发电性能测试 |
| 4.2.5 真实太阳光下光热-热电-电化学分解水产氢系统的构建与测试 |
| 4.3 结果与讨论 |
| 4.3.1 碳纳米颗粒的形貌结构及组成的研究 |
| 4.3.2 CNPs的光吸收及光热转化性能研究 |
| 4.3.3 基于CNPs的光热-热电发电装置的性能研究 |
| 4.3.4 真实太阳光驱动下的光热-热电-电化学产氢应用研究 |
| 4.4 本章结论 |
| 参考文献 |
| 第五章 结论 |
| 5.1 主要结论 |
| 5.2 主要创新点 |
| 5.3 需要进一步研究的问题 |
| 攻读学位期间发表的学术论文目录及参与的科研项目 |
| 致谢 |
| 附录 |
| 学位论文评阅及答辩情况表 |
（5）基于碳酸氧铋异质结的构建及其对甲苯气体的降解研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 前言 |
| 1 文献综述 |
| 1.1 挥发性有机污染物简介 |
| 1.1.1 VOCs的来源 |
| 1.1.2 VOCs的危害 |
| 1.1.3 VOCs的常用的处理方法 |
| 1.2 光催化技术简介 |
| 1.3 光催化技术的机理 |
| 1.4 光催化技术的发展 |
| 1.5 对半导体材料催化活性的影响因素 |
| 1.5.1 半导体的结构与晶型 |
| 1.5.2 半导体材料的能带电势 |
| 1.5.3 表面结构与晶格缺陷 |
| 1.5.4 半导体的比表面积与尺寸 |
| 1.6 半导体材料常用改性手段 |
| 1.6.1 表面金属沉积 |
| 1.6.2 多种离子掺杂 |
| 1.6.3 与外场进行耦合 |
| 1.6.4 对材料进行光敏化 |
| 1.6.5 构建合适的异质结 |
| 1.7 Bi_2O_2CO_3的研究进展 |
| 1.7.1 铋单质 |
| 1.7.2 铋系二元化物 |
| 1.7.3 铋系金属复合氧化物 |
| 1.7.4 铋系非金属复合氧化物 |
| 1.8 光催化技术的应用 |
| 1.9 研究内容 |
| 2. 测试与表征手段 |
| 2.1 催化剂的表征手段 |
| 2.1.1 X射线衍射(XRD) |
| 2.1.2 扫描电子显微镜(SEM) |
| 2.1.3 高倍透射电子显微镜电镜(HRTEM) |
| 2.1.4 紫外可见漫反射光谱(UV-Vis) |
| 2.1.5 X射线光电子能谱分析(XPS) |
| 2.1.6 光电性能测试 |
| 2.2 光催化性能测试 |
| 2.2.1 反应器的选择与设计 |
| 2.2.2 催化材料的负载 |
| 2.2.3 降解过程 |
| 2.2.4 气相色谱的测试程序 |
| 2.3 所用试剂及仪器 |
| 2.3.1 所用试剂 |
| 2.3.2 实验设备 |
| 3 片状与花状Bi_2O_2CO_3的制备与甲苯降解性能比较 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 催化剂的制备 |
| 3.2.1 片状Bi_2O_2CO_3材料的制备 |
| 3.2.2 3D花状Bi_2O_2CO_3材料的制备 |
| 3.3 结果与讨论 |
| 3.3.1 晶型分析 |
| 3.3.2 形貌分析 |
| 3.3.3 XPS分析 |
| 3.3.4 光催化降解实验 |
| 3.4 本章小结 |
| 4 花状(BiO)_2CO_3-CdS-CuS三元异质结的构建及其对甲苯气体的降解研究 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 催化剂材料的制备 |
| 4.2.1 3D花状Bi_2O_2CO_3的制备 |
| 4.2.2 Cd S-Cu S复合材料的制备 |
| 4.2.3 Cu S-Cd S-Bi_2O_2CO_3三元异质结的制备 |
| 4.3 结果与讨论 |
| 4.3.1 材料的结晶度分析 |
| 4.3.2 材料的形貌结构分析 |
| 4.3.3 材料的元素价态分析 |
| 4.3.4 材料的光吸收性能分析 |
| 4.3.5 材料的光电性能测试 |
| 4.3.6 材料的PL图谱分析 |
| 4.3.7 材料的降解性能研究 |
| 4.3.8 材料的稳定性分析 |
| 4.3.9 材料的光催化机理分析 |
| 4.4 本章小结 |
| 5 Z型Cd S-CQDs-Bi_2O_2CO_3异质结的构建及降解研究 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 催化剂的制备 |
| 5.2.1 3D花状Bi_2O_2CO_3的制备 |
| 5.2.2 Cd S与CQDs材料的制备 |
| 5.2.3 Cd S-CQDs-BOC异质结的制备 |
| 5.3 结果与讨论 |
| 5.3.1 材料的晶型分析 |
| 5.3.2 材料的形貌分析 |
| 5.3.3 材料的价态分析 |
| 5.3.4 材料的光吸收性能分析 |
| 5.3.5 材料的光电转化性能分析 |
| 5.3.6 材料的PL图谱分析 |
| 5.3.7 材料光降解甲苯气体分析 |
| 5.3.8 材料的光催化机理分析 |
| 5.4 本章小结 |
| 结论 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 攻读硕士期间的论文、成果 |
（6）过渡金属元素负载TiO2纳米管制备及光催化性能研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 创新点摘要 |
| 前言 |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 背景介绍及研究意义 |
| 1.2 TiO_2纳米材料光催化机理 |
| 1.3 TiO_2纳米管负载方法研究进展 |
| 1.3.1 浸渍法 |
| 1.3.2 电化学沉积改性法 |
| 1.3.3 光化学沉积改性法 |
| 1.3.4 化学气相沉积改性法 |
| 1.3.5 离子溅射沉积改性法 |
| 1.3.6 化学浴沉积改性法 |
| 1.4 TiO_2纳米管负载元素研究进展 |
| 1.4.1 过渡金属元素改性 |
| 1.4.2 半导体改性 |
| 1.5 TiO_2纳米管的应用 |
| 1.5.1 光催化降解有机污染物 |
| 1.5.2 光解水产氢 |
| 1.5.3 染料敏化太阳能电池 |
| 1.6 本论文主要研究内容 |
| 第2章 实验部分 |
| 2.1 实验药品及仪器设备 |
| 2.1.1 实验药品 |
| 2.1.2 实验仪器设备 |
| 2.2 TiO_2纳米管制备方法 |
| 2.3 材料的物理性能测试 |
| 2.3.1 扫描电子显微镜(SEM) |
| 2.3.2 X射线衍射仪(XRD) |
| 2.3.3 X射线能谱仪(EDS) |
| 2.3.4 X射线光电子能谱仪(XPS) |
| 2.3.5 光致发光(PL) |
| 2.3.6 紫外-可见漫反射光谱(UV-vis DRS) |
| 2.3.7 电化学工作站 |
| 2.4 材料的光催化性能表征 |
| 2.4.1 光催化降解罗丹明B(RhB)实验 |
| 2.4.2 TiO_2纳米管材料光电响应测试 |
| 第3章 浸渍-煅烧法制备Cu_2O/TiO_2纳米管及其催化性能研究 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 Cu_2O/TiO_2纳米管的制备及表征 |
| 3.2.1 Cu_2O/TiO_2纳米管的微观形貌 |
| 3.2.2 Cu_2O/TiO_2纳米管的元素组成 |
| 3.2.3 Cu_2O/TiO_2纳米管的晶型结构 |
| 3.2.4 Cu_2O/TiO_2纳米管的光催化性能 |
| 3.2.5 Cu_2O/TiO_2纳米管的光致发光性能 |
| 3.2.6 Cu_2O/TiO_2纳米管的降解效果 |
| 3.3 本章小结 |
| 第4章 电化学沉积法制备Cu_2O/TiO_2纳米管及其催化性能研究 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 Cu_2O/TiO_2 纳米管的制备及表征 |
| 4.2.1 Cu_2O/TiO_2纳米管的微观形貌 |
| 4.2.2 Cu_2O/TiO_2纳米管的晶型结构 |
| 4.2.3 Cu_2O/TiO_2纳米管的元素组成分析 |
| 4.2.4 Cu_2O/TiO_2纳米管的X射线光电子能谱测试 |
| 4.2.5 Cu_2O/TiO_2纳米管的光电响应测试 |
| 4.2.6 Cu_2O/TiO_2纳米管的光催化性能 |
| 4.3 本章小结 |
| 第5章 Co/TiO_2纳米管制备及其催化性能研究 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 改变沉积时间制备Co/TiO_2纳米管及表征 |
| 5.2.1 Co/TiO_2纳米管的微观形貌 |
| 5.2.2 Co/TiO_2纳米管的元素组成 |
| 5.2.3 Co/TiO_2纳米管的X射线光电子能谱 |
| 5.2.4 Co/TiO_2纳米管的光电转化性能 |
| 5.2.5 Co/TiO_2纳米管的光致发光谱图 |
| 5.2.6 Co/TiO_2纳米管的电化学阻抗谱图 |
| 5.3 改变沉积电压制备Co/TiO_2纳米管及表征 |
| 5.3.1 Co/TiO_2纳米管的微观形貌表征 |
| 5.3.2 Co/TiO_2纳米管的元素组成分析 |
| 5.3.3 Co/TiO_2纳米管的晶型结构 |
| 5.3.4 Co/TiO_2纳米管的光电性能表征 |
| 5.3.5 Co/TiO_2纳米管的光催化性能表征 |
| 5.3.6 Co/TiO_2纳米管的紫外-可见漫反射光谱 |
| 5.4 本章小结 |
| 结论 |
| 参考文献 |
| 发表文章目录 |
| 致谢 |
（7）新型管式磁膜光催化反应体系对氯酚废水的降解效果与机制研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| abstract |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 引言 |
| 1.2 氯酚类污染物 |
| 1.2.1 处理方法 |
| 1.3 TiO_2光催化材料 |
| 1.3.1 TiO_2光催化机理 |
| 1.3.2 TiO_2光催化材料可控制备 |
| 1.3.3 TiO_2光催化材料活性提高方法 |
| 1.3.4 TiO_2的应用领域 |
| 1.4 磁载TiO_2 |
| 1.5 反应器选择设计和现状 |
| 1.6 研究与创新 |
| 1.6.1 研究内容 |
| 1.6.2 文章创新点 |
| 第二章 制备复合磁性纳米Fe_3O_4@SiO_2@TiO_2光催化剂 |
| 2.1 试剂与仪器设备 |
| 2.2 实验方法 |
| 2.2.1 Fe_3O_4磁性纳米球核的制备 |
| 2.2.2 Fe_3O_4纳米球核包覆SiO_2中间层的制备 |
| 2.2.3 复合磁性纳米Fe_3O_4@SiO_2@TiO_2光催化剂的合成 |
| 2.3 材料测试表征 |
| 2.4 催化剂催化性能评价 |
| 2.5 Fe_3O_4 纳米球核制备条件优化 |
| 2.5.1 化学共沉淀法 |
| 2.5.2 微波-溶剂热法 |
| 2.6 TiO_2光催化反应层合成优化 |
| 2.7 磁性纳米Fe_3O_4@SiO_2@TiO_2光催化剂表征结果 |
| 2.8 Fe_3O_4@SiO_2@TiO_2磁性纳米光催化剂的合成机理探讨 |
| 2.9 本章小结 |
| 第三章 传统UV反应器中2,4-DCP的去除效果 |
| 3.1 实验方法 |
| 3.2 反应器设计 |
| 3.2.1 外光源悬浮搅拌体系反应器 |
| 3.2.2 管式过流悬浮体系反应器 |
| 3.3 光催化实验 |
| 3.3.1 外光源悬浮搅拌体系反应器 |
| 3.3.2 管式过流悬浮体系反应器 |
| 3.4 结果与讨论 |
| 3.4.1 外光源悬浮搅拌体系反应器 |
| 3.4.2 管式过流悬浮体系反应器 |
| 3.5 本章小节 |
| 第四章 新型管式磁膜光反应器去除2,4-DCP的效果与机制 |
| 4.1 新型管式过流磁膜反应器 |
| 4.2 实验方法 |
| 4.3 新型管式过流磁膜反应器的运行条件优化 |
| 4.3.1 反应器过流流速优化 |
| 4.3.2 FST催化剂投加量优化及稳定性 |
| 4.3.3 不同DCP初始浓度对光催化效果的影响 |
| 4.4 新型管式过流磁膜反应器降解水中DCP的机制探讨 |
| 4.4.1 pH值对DCP去除效果的影响机制 |
| 4.4.2 水中CPs的光催化降解过程及动力学 |
| 4.4.3 主要光生自由基对DCP降解效果的影响机制 |
| 4.4.4 水中阴离子对DCP降解效果的影响机制 |
| 4.4.5 处理量放大实验及效果 |
| 4.5 本章小结 |
| 第五章 镧掺杂FST与管式磁膜反应器联用 |
| 5.1 光催化剂的镧掺杂(La-FST) |
| 5.2 材料测试表征 |
| 5.3 La-FST掺杂量优化及光催化活性评价 |
| 5.4 La-FST-外光源悬浮态光反应器对2,4-DCP的降解效果 |
| 5.5 La-FST与管式过流磁膜反应器联用 |
| 5.6 本章小结 |
| 第六章 结论与展望 |
| 6.1 结论 |
| 6.2 展望 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 攻读学位期间取得的科研成果 |
（8）Fe2O3/g-C3N4/N共掺杂TiO2纳米管阵列制备及其光催化降解内分泌干扰物双酚A（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第一章 引言 |
| 1.1 内分泌干扰物废水的污染和处理现状 |
| 1.2 高级氧化技术 |
| 1.2.1 光催化氧化技术 |
| 1.2.2 光催化技术原理 |
| 1.2.3 光催化剂 |
| 1.3 研究内容 |
| 1.3.1 催化剂的制备与表征 |
| 1.3.2 光催化处理水中双酚A的动力学及影响因素分析 |
| 1.3.3 对催化剂的光催化双酚A的机制进行分析 |
| 第二章 实验材料与方法 |
| 2.1 实验材料 |
| 2.1.1 实验试剂 |
| 2.1.2 实验仪器 |
| 2.1.3 实验试剂的配制 |
| 2.2 催化剂的制备方法 |
| 2.2.1 TNA光催化剂的制备 |
| 2.2.2 N-TNA光催化剂的制备 |
| 2.2.3 g-C_3N_4@N-TNA光催化剂的制备 |
| 2.2.4 Fe_2O_3/g-C_3N_4@N-TNA光催化剂的制备 |
| 2.3 实验分析方法 |
| 2.3.1 催化剂的表征方法 |
| 2.3.2 双酚A的测试方法 |
| 2.3.4 羟基自由基的测定 |
| 2.3.5 TOC的测定 |
| 2.3.6 温度控制方法 |
| 2.4 光催化降解实验方法 |
| 第三章 TNA光催化剂制备条件优化及光催化实验 |
| 3.1 TNA的制备条件优化实验结果 |
| 3.1.1 最佳氧化电压 |
| 3.1.2 最佳氧化时间 |
| 3.1.3 最佳氟化铵浓度 |
| 3.1.4 XRD |
| 3.2 催化剂的表征 |
| 3.2.1 FE-SEM |
| 3.2.2 UV-vis |
| 3.2.3 XPS |
| 3.2.4 Raman |
| 3.2.5 光电系统 |
| 3.3 TNA降解双酚A模拟废水 |
| 3.5 本章小结 |
| 第四章 N-TNA光催化剂制备及光催化实验 |
| 4.1 N-TNA的制备 |
| 4.2 N-TNA光催化剂的表征 |
| 4.2.1 XRD |
| 4.2.2 FE-SEM |
| 4.2.3 UV-vis |
| 4.2.4 XPS |
| 4.2.5 Raman |
| 4.2.6 光电系统 |
| 4.3 N-TNA降解双酚A废水 |
| 4.4 本章小结 |
| 第五章 g-C_3N_4@N-TNA光催化剂的制备及光催化实验 |
| 5.1 g-C_3N_4@N-TNA的制备 |
| 5.2 催化剂的表征 |
| 5.2.1 XRD |
| 5.2.2 FE-SEM |
| 5.2.3 UV-vis |
| 5.2.4 XPS |
| 5.2.5 Raman |
| 5.2.6 光电系统 |
| 5.3 g-C_3N_4@N-TNA降解双酚A废水 |
| 5.4 本章小结 |
| 第六章 Fe_2O_3/g-C_3N_4@N-TNA光催化剂制备及光催化实验 |
| 6.1 Fe_2O_3/g-C_3N_4@N-TNA的制备 |
| 6.2 Fe_2O_3/g-C_3N_4@N-TNA光催化剂的表征 |
| 6.2.1 XRD |
| 6.2.2 FE-SEM |
| 6.2.3 UV-vis |
| 6.2.4 XPS |
| 6.2.5 Raman |
| 6.2.6 光电系统 |
| 6.2.7 自由基的检测 |
| 6.3 Fe_2O_3/g-C_3N_4@N-TNA降解双酚A废水 |
| 6.3.1 pH对光催化降解双酚A的影响 |
| 6.3.2 不同光催化剂模拟太阳光催化效果对比 |
| 6.3.3 Fe_2O_3/g-C_3N_4@N-TNA处理双酚A废水降解机理推测 |
| 6.3.4 Fe_2O_3/g-C_3N_4@N-TNA降解双酚A的 TOC测试 |
| 6.4 Fe_2O_3/g-C_3N_4@N-TNA催化剂光激发降解有机物机制初探 |
| 6.5 本章小结 |
| 第七章 结论与展望 |
| 7.1 结论 |
| 7.2 展望 |
| 参考文献 |
| 攻读硕士学位期间发表的主要科研成果 |
| 致谢 |
（9）静电纺丝制备TiO2纳米纤维光催化空气净化（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 大气污染介绍 |
| 1.2 静电纺丝简介 |
| 1.2.1 静电纺丝成型原理及影响因素 |
| 1.2.2 静电纺丝技术应用 |
| 1.3 半导体光催化简介 |
| 1.3.1 光催化 |
| 1.3.2 半导体简介 |
| 1.3.3 半导体光催化作用原理 |
| 1.3.4 半导体光催化剂分类及光催化活性影响因素 |
| 1.3.4.1 半导体光催化剂分类 |
| 1.3.4.2 半导体光催化活性影响因素 |
| 1.3.5 光催化应用 |
| 1.4 TiO_2半导体光催化活性增强策略 |
| 1.4.1 元素掺杂 |
| 1.4.2 局域表面等离子体效应 |
| 1.4.3 晶体缺陷工程 |
| 1.5 本论文研究意义及主要内容 |
| 第二章 纳米片组装TiO_2 纳米纤维光催化矿化丙酮 |
| 2.1 引言 |
| 2.2 实验部分 |
| 2.2.1 试剂与仪器 |
| 2.2.2 催化剂的制备 |
| 2.2.2.1 TiO_2-NFs的合成 |
| 2.2.2.2 TiO_2-NFs-NSs的制备 |
| 2.2.3 催化剂表征 |
| 2.2.4 光电流测量 |
| 2.2.5 丙酮的光催化氧化 |
| 2.2.6 光电转换效率的测量 |
| 2.3 结果和讨论 |
| 2.3.1 形貌和相结构分析 |
| 2.3.2 氮吸附与紫外可见吸收光谱 |
| 2.3.3 丙酮的光催化氧化 |
| 2.3.4 紫外可见吸收光谱、光致发光和光电流 |
| 2.3.5 光电转换 |
| 2.4 本章小结 |
| 第三章 C掺杂TiO_2纳米纤维光催化还原CO_2 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 实验部分 |
| 3.2.1 试剂与仪器 |
| 3.2.2 催化剂的制备 |
| 3.2.2.1 TiO_2纳米纤维膜的制备(TiO_2-NFs) |
| 3.2.2.2 C掺杂TiO_2纳米纤维的制备(C-TiO_2-NFs) |
| 3.2.3 催化剂表征 |
| 3.2.4 光电流和阻抗测试 |
| 3.2.5 CO_2光催化还原活性测试 |
| 3.3 结果与讨论 |
| 3.3.1 催化剂形貌表征 |
| 3.3.2 催化剂的结构表征 |
| 3.3.3 催化剂表面元素和电子结构表征 |
| 3.3.4 CO_2光催化还原测试 |
| 3.3.5 催化剂的光吸收性能表征 |
| 3.4 本章小结 |
| 第四章 N掺杂纳米片组装TiO_2纳米纤维光催化氧化NO |
| 4.1 引言 |
| 4.2 实验部分 |
| 4.2.1 试剂与仪器 |
| 4.2.2 催化剂制备 |
| 4.2.2.1 TiO_2-NFs的合成 |
| 4.2.2.2 N-TiO_2-NFs-NSs的制备 |
| 4.2.3 催化剂的表征 |
| 4.2.4 光电流和阻抗测试 |
| 4.2.5 NO光催化氧化活性测试 |
| 4.3 结果与讨论 |
| 4.3.1 催化剂形貌表征 |
| 4.3.2 催化剂结构表征 |
| 4.3.3 催化剂表面元素和电子结构表征 |
| 4.3.4 NO光催化氧化测试 |
| 4.3.5 催化剂的光吸收性能表征 |
| 4.4 结论 |
| 第五章 结论与展望 |
| 5.1 结论 |
| 5.2 展望 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 附录 A 攻读硕士学位期间科研成果情况 |
（10）黑磷多晶体纳米片的制备及其光催化应用研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| abstract |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 引言 |
| 1.2 光催化水解制氢的概述 |
| 1.2.1 光催化水解制氢的发展历程 |
| 1.2.2 光催化水解制氢的理论机制 |
| 1.2.3 影响光催化水解效果的因素 |
| 1.3 光催化剂概述 |
| 1.3.1 典型的光催化制氢催化剂 |
| 1.3.1.1 紫外光响应光催化剂 |
| 1.3.1.2 可见光响应光催化剂 |
| 1.4 本论文的研究意义和研究内容 |
| 第二章 实验部分 |
| 2.1 实验所用药品 |
| 2.2 实验所用设备及仪器 |
| 2.3 电化学电极材料的制备 |
| 2.3.1 FTO导电玻璃的预处理 |
| 2.3.2 光催化剂的预处理 |
| 2.3.3 工作电极材料的制备 |
| 2.4 光催化反应溶液的制备 |
| 2.4.1 牺牲剂溶液的配置 |
| 2.4.2 光催化剂的预处理 |
| 2.4.3 光催化反应溶液的配置 |
| 2.4.4 光催化水解析氢 |
| 2.5 对光催化剂物理化学性能的分析 |
| 2.5.1 扫描电子显微镜(SEM) |
| 2.5.2 透射电子显微镜(TEM) |
| 2.5.3 原子力显微镜(AFM) |
| 2.5.4 X射线衍射(XRD) |
| 2.5.5 X射线光电子能谱(XPS) |
| 2.5.6 拉曼光谱(Raman) |
| 2.5.7 电子自旋共振光谱(EPR) |
| 2.6 光催化剂材料的性能表征 |
| 2.6.1 紫外-可见漫反射光谱 |
| 2.6.2 光致发光光谱和瞬态荧光光谱 |
| 2.6.3 莫特-肖特基曲线 |
| 2.6.4 交流阻抗谱(EIS) |
| 2.6.5 瞬态光电流曲线(IT) |
| 2.6.6 光催化析氢性能曲线 |
| 第三章 黑磷多晶体纳米片的制备及光催化产氢性能研究 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 实验部分 |
| 3.2.1 多晶体黑磷纳米片的制备 |
| 3.2.2 光催化反应溶液的制备 |
| 3.2.3 电化学工作电极的组装 |
| 3.2.4 对材料的表征 |
| 3.2.5 材料性能的表征 |
| 3.3 结果与讨论 |
| 3.3.1 催化剂材料的形貌和结构表征 |
| 3.3.2 光催化材料的元素分析 |
| 3.3.3 光催化材料的性能研究 |
| 3.4 本章小结 |
| 第四章 黑磷-三氟化钛复合材料用于光催化制氢技术 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 实验部分 |
| 4.2.1 二氧化钛的制备 |
| 4.2.2 黑磷-三氟化钛的制备 |
| 4.2.3 光催化反应溶液的制备 |
| 4.2.4 电化学工作电极的组装 |
| 4.2.5 光催化材料的表征 |
| 4.2.6 光催化器件性能的表征 |
| 4.3 结果与讨论 |
| 4.3.1 光催化材料的形貌和结构表征 |
| 4.3.2 光催化材料的性能分析 |
| 4.4 本章小结 |
| 第五章 黑磷-二硫化钼异质结用于高效光催化析氢 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 实验部分 |
| 5.2.1 黑磷薄片的制备 |
| 5.2.2 薄片二硫化钼的制备 |
| 5.2.3 工作电极的制备 |
| 5.2.4 牺牲剂溶液的制备 |
| 5.2.5 光催化材料的表征 |
| 5.2.6 光催化材料性能的表征 |
| 5.3 结果与讨论 |
| 5.3.1 对电极材料的形貌和结构表征 |
| 5.3.2 材料的性能分析 |
| 5.4 本章小结 |
| 第六章 全文总结 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 攻读硕士期间取得的相关科研成果 |
四、纳米二氧化钛光催化反应和光电转化反应研究进展（论文参考文献）
- [1]二维TiO2纳米异质结的制备及其光催化性能的研究[D]. 孙小卫. 安徽理工大学, 2021(02)
- [2]多元尖晶石结构材料的构建、表征及其光助催化性能研究[D]. 范诗迎. 大连理工大学, 2020
- [3]碳点与二氧化钛材料的改性及应用研究[D]. 高宁萧. 北京化工大学, 2020(02)
- [4]太阳光能量转化材料构建与应用演示系统[D]. 张小飞. 山东大学, 2020(11)
- [5]基于碳酸氧铋异质结的构建及其对甲苯气体的降解研究[D]. 宋晓坤. 青岛科技大学, 2020(01)
- [6]过渡金属元素负载TiO2纳米管制备及光催化性能研究[D]. 陈奇慧. 东北石油大学, 2020(03)
- [7]新型管式磁膜光催化反应体系对氯酚废水的降解效果与机制研究[D]. 甄一尘. 河北大学, 2020(08)
- [8]Fe2O3/g-C3N4/N共掺杂TiO2纳米管阵列制备及其光催化降解内分泌干扰物双酚A[D]. 孔祥权. 吉林师范大学, 2020(07)
- [9]静电纺丝制备TiO2纳米纤维光催化空气净化[D]. 陆亚超. 中南民族大学, 2020(07)
- [10]黑磷多晶体纳米片的制备及其光催化应用研究[D]. 贺文波. 青岛科技大学, 2020(01)