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cucro2tio2复合光催化剂的制备与光催化性能研究word格式论文
独创性声明本人声明,所呈交的论文是本人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。尽我所知,除了文中特别加以标注和致谢的地方外,论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果,也不包含为获得武汉理工大学或其他教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示了谢意。签名:日期:学位论文使用授权书本人完全了解武汉理工大学有关保留、使用学位论文的规定,即学校有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版,允许论文被查阅和借阅。本人承诺所提交的学位论文(含电子学位论文)为答辩后经修改的最终定稿学位论文,并授权武汉理工大学可以将本学位论文的全部内容编入有关数据库进行检索,可以采用影印、缩印或其他复制手段保存或汇编本学位论文。同时授权经武汉理工大学认可的国家有关机构或论文数据库使用或收录本学位论文,并向社会公众提供信息服务。(必威体育官网网址的论文在解密后应遵守此规定)研究生(签名):导师(签名):日期摘要光催化技术是一种新兴的实用型技术,它可以利用太阳光照完成有机物质的降解和有毒物质的去毒处理等过程,是一种兼具环保与节能意义的绿色环境处理技术。TiO2因其发展最早、效果最好、具有良好的化学稳定性和长期稳定性等优势成为现在催化剂工业上的翘楚,但其受到本身禁带宽度较大和量子效率较低的限制,催化效率有待进一步提高。因此研究TiO2的改性来提高其光催化效率具有非常重要的研究价值与实际意义。本文试图通过半导体复合以提高光催化剂的光催化性能,旨在利用半导体间的p-n异质结结构来引导p,n型半导体中光生电子和空穴的流向,提高其电子和空穴的分离效率,进而提高量子效率,最终使TiO2的光催化性能得到大幅度增强。采用水热法分别制备粒径较小的CuCrO2纳米晶和金红石相TiO2纳米棒阵列薄膜,优化了制备TiO2纳米棒阵列薄膜的工艺条件。分别利用旋涂法和浸渍法制备出一系列CuCrO2/TiO2复合光催化剂,采用XRD,SEM,TEM,XPS,PL,光电流等几种方法对催化剂进行表征,考察了在紫外光照射下光催化降解亚甲基蓝水溶液的性能。研究结果表明:利用CuCrO2纳米晶对TiO2进行改性可以提高TiO2的光催化效率,CuCrO2纳米晶的负载量及热处理工艺等因素都对光催化性能产生重要影响。其中,以0.50g/L的CuCrO2纳米晶悬浮液在5000r/min 的转速下旋涂20s,并重复旋涂5 次得到的样品具有最好的光催化性能,其催化效率和反应速率常数分别为85.3%和0.236h-1,较纯TiO2纳米棒阵列薄膜光催化参数分别提高14.3%和38.8%。采用浸渍法制备的最佳参数为0.50g/L浓度下浸渍32h,其效率和速率比纯TiO2分别提高10%和27%。综合分析认为CuCrO2/TiO2 复合光催化剂光催化性能的提高来源于二者间形成的p-n 异质结结构。其机理是在p-n结内建反向电场的作用下,引导了电子和空穴分别向TiO2的导带和CuCrO2 的价带转移,使电子和空穴得到了更为有效的分离。本文研究证实通过复合CuCrO2半导体形成的p-n异质结对TiO2进行改性是一种有效提高光催化活性的方法。通过进一步研究,有望使光催化性能得到更大幅度的提高。这种p-n 异质结结构光催化剂的研究和开发将对未来高效光催化剂的制备和应用起到指导作用。关键词:CuCrO2;纳米晶;TiO2;纳米棒;光催化IAbstractPhotocatalytictechnologyisanewpracticaltechnology,whichcandegradate organicandtoxicsubstancebyabsorbingsolarenergydirectly.Itisakindofgreen treatmenttechnologywhichcanbothprotectenvironmentandsaveenergy.TiO2is provenachampioninthephotocatalystindustrybecauseofitshighefficiencyand earlierresearch.However,itstillneedmuchimprovementduetoitswidebandgap andlowquantumefficiency.Asaresult,itisofgreatsignificancetoimprovethe photocatalyticperformancebythe method of modifyingTiO2.Theideahereisbasedonthetheorythatcompoundofdifferentsemiconductorscanimprovetheperformance
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