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改性纳米二氧化钛光催化降解甲基橙的研究 摘 要 论文框架 1.1.1 纳米二氧化钛光催化机理 1.1.2 纳米二氧化钛光催化的应用 1.2. 影响纳米二氧化钛光催化活性的因素 1.3 纳米二氧化钛的制备 1.4. 纳米TiO2的改性研究进展 1.5 超声在制备纳米TiO2光催化剂方面的应用 1、超声化学反应的基本原理——超声空化 2、超声在TiO2基光催化剂制备中的应用 1.6 课题研究的目的和意义 2、 纳米TiO2粉末的制备 实验材料 TiO2的制备方法 目标降解物的选择 甲基橙的标准曲线 TiO2光催化活性的评价 空白实验 2.1 实验材料 2.1 实验材料 2.1 实验材料 2.2 TiO2的制备方法——图 2.2 制备TiO2的工艺流程图 2.3 目标降解物的选择——甲基橙 2.4 甲基橙的标准曲线 2.5 TiO2光催化活性的评价 2.6 空白实验 3 金属元素掺杂纳米TiO2的实验研究 纯TiO2的光催化性能研究 掺杂Ho的TiO2的光催化性能研究 掺杂Gd的TiO2的光催化性能研究 掺杂Zr的TiO2的光催化性能研究 掺杂Ag的TiO2的光催化性能研究 Ho、Gd、Zr和Ag四种金属掺杂TiO2光催化活性比较 3.1. 纯TiO2的光催化性能研究 3.2. 掺杂Ho的TiO2的光催化性能研究 3.3. 掺杂Gd的TiO2的光催化性能研究 3.4. 掺杂Zr的TiO2的光催化性能研究 3.5. 掺杂Ag的TiO2的光催化性能研究 3.5. 掺杂Ag的TiO2的光催化性能研究 3.6. Ho、Gd、Zr和Ag四种金属掺杂TiO2光催化活性比较 结 论 广东工业大学环境科学与工程学院 黎伟杰 3103000231 2003级环境工程（1）班 姓 名: 黎 伟 杰 学号：3103000231 指导老师：张祥丹 广东工业大学本科生毕业论文 当今全球范围内都不同程度地出现了环境污染问题, 探索和研究经济有效的消除环境污染物的新技术和新方法具有重要的意义。二氧化钛光催化作为一种先进的氧化技术,在环境领域具有十分广阔的应用前景。然而，TiO2光催化剂有其自身的缺陷：量子产率低和太阳能利用率低。 研究表明，在TiO2中掺杂金属离子，不仅能影响电子--空穴对的复合率，提高表面羟基位，改善光催化效率，还可能使TiO2的吸收波长范围扩大到可见光区域，增加对太阳能的转化和利用。但金属沉积量过大会使TiO2光催化性能下降。此外，超声可以有效改善粒子的结构，提高其光催化性能。本文针对不同金属（Ho、Gd、Zr、Ag）的不同含量（0.5%、1%、2%、3%、4%）进行掺杂改性超声制备，研究其对TiO2的光催化活性的改变。 绪 论 纳米TiO2粉末的制备 金属元素掺杂纳米TiO2的实验研究 结 论 1.绪 论 纳米二氧化钛光催化概述 影响纳米二氧化钛光催化活性的因素 纳米二氧化钛的制备 纳米TiO2的改性研究进展 超声在制备纳米TiO2光催化剂方面的应用 课题研究的目的和意义 TiO2的光催化机理示意图 1.1.纳米二氧化钛光催化概述 1.1.纳米二氧化钛光催化概述 晶体结构的影响 粒径的影响 比表面积的影响 表面羟基的影响 载流子俘获剂的影响 气相法制备纳米TiO2粉体 液相法制备纳米TiO2粉体 复合半导体 贵金属沉积 过渡金属离子掺杂 稀土元素的掺杂 非金属掺杂 据研究报道，在TiO2中掺杂不同的金属离子，不仅能影响电子--空穴对的复合率，提高表面羟基位，改善光催化效率，还可能使TiO2的吸收波长范围扩大到可见光区域，增加对太阳能的转化和利用。金属在TiO2表面的沉积量必须控制在合适的范围内，沉积量过大会使TiO2光催化性能下降，这与所沉积的金属包裹TiO2表面太多而阻隔了降解物与TiO2表面接触，增强了电子与空穴的复合几率有关。 本实验通过制备不同含量的金属元素掺杂TiO2，并通过超声浸渍进行改性，在紫外灯下进行光催化降解甲基橙，考察适合金属掺杂量TiO2纳米材料的光催化功能。这对于光催化技术真正能在环境治理中得到广泛实际应用具有非常重要的意义。 2.纳米二氧化钛粉末的制备 自制 - 18.0 H2O 去离子水 天津市化学试剂一厂 AR 327.35 C14H14N3NaO3S 甲基橙 天津市大茂化学试机厂 AR 322.25 ZrOCl2·8H2O 氧氯化锆 广州市金珠江化学有限公司立新化工厂 AR 169.87 AgNO3 硝酸银 山东鱼台清达精细化工厂 AR 350.93 Ho（NO3）3 硝酸钬 山东鱼台清达精细化工厂 AR 343.33 Gd（NO3）3 硝酸钆 广