2023年全國(guó)碩士研究生考試考研英語(yǔ)一試題真題(含答案詳解+作文范文)_第1頁(yè)
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1、光催化領(lǐng)域的研究可以追溯到上世紀(jì)80年代,早期曾發(fā)現(xiàn)油漆粉化以及金屬氧化物與有機(jī)物在陽(yáng)光下接觸下會(huì)變黑。在過(guò)去的30年里,光催化技術(shù)因其在大氣及水體處理、自身清潔方面具有較高的實(shí)際應(yīng)用性,已被越來(lái)越多的研究人員所關(guān)注。目前研究最多的光催化劑為二氧化鈦,它具有較高的光催化活性、良好的化學(xué)穩(wěn)定性以及價(jià)格低廉、無(wú)毒無(wú)二次污染等特點(diǎn),可以將某些類型的有機(jī)物完全分解成二氧化碳和水。然而,TiO2在某些方面,如量子效率低,不能有效利用太陽(yáng)光,難以重

2、復(fù)利用的缺點(diǎn),限制它的廣泛應(yīng)用。如何使TiO2的可見(jiàn)光活性提高及能夠重復(fù)利用成為目前研究的重點(diǎn)。通過(guò)將TiO2負(fù)載于比表面積較大、機(jī)械強(qiáng)度高的載體表面,可以提高TiO2的重復(fù)使用性能,此外,還可以促進(jìn)光生電子和空穴的有效分離,提高TiO2的量子尺寸效率。本文選用具有多孔、大比表面積的氧化鋁及可傳遞電子的碳納米材料,研究了兩種材料復(fù)合后對(duì)二氧化鈦光催化性能的影響。以硝酸鋁為鋁源,采用沉淀法制備了氧化鋁-碳納米管、氧化鋁-石墨烯復(fù)合載體,以

3、鈦酸四丁酯(TBT)為前驅(qū)體,通過(guò)浸漬法將TiO2負(fù)載于復(fù)合載體上,制備了TiO2/Al2O3-MWCNT、TiO2/Al2O3-石墨烯復(fù)合材料;以尿素為N源,氧化鋁-碳納米管為載體,采用鈦酸四丁酯通過(guò)溶膠凝膠法,制得N摻雜型TiO2/Al2O3-MWCNT,采用XRD、DRS、SEM等表征手段對(duì)所制備的光催化劑進(jìn)行分析、表征,考察了光催化劑在紫外光、可見(jiàn)光條件下的光催化活性。
  本研究主要內(nèi)容包括:⑴以硝酸鋁為鋁源,采用沉淀法

4、制備了氧化鋁-碳納米管復(fù)合載體,以鈦酸四丁酯(TBOT)為前驅(qū)體,通過(guò)浸漬法將 TiO2負(fù)載與復(fù)合載體上。通過(guò)XRD、TEM、SEM、BET、EDS等手段對(duì)催化劑的形貌結(jié)構(gòu)進(jìn)行了表征,通過(guò)UV-Vis DRS、PL等測(cè)試了催化劑的光學(xué)性質(zhì)。XRD測(cè)試表明所制備的TiO2均為銳鈦礦型,TEM及SEM測(cè)試表明TiO2均勻分散在Al2O3-MWCNT復(fù)合載體表面。N2吸脫附等溫測(cè)試表明TiO2/Al2O3-MWCNT納米復(fù)合材料孔徑為5.97

5、nm,比表面積可達(dá)309.75m2?g-1。UV-Vis DRS測(cè)試和PL測(cè)試結(jié)果都表明由于MWCNT的摻入,使得TiO2的團(tuán)聚減少,對(duì)光的吸收能力增強(qiáng)。此外,光催化降解MO溶液的結(jié)果表明所制備的TiO2/Al2O3-MWCNT納米復(fù)合材料的光催化活性明顯高于純TiO2和TiO2/Al2O3。所制備的光催化劑在重復(fù)使用4次后的催化效率仍達(dá)60%,催化劑回收量在80%左右,與TiO2對(duì)比,有明顯的提高。⑵采用氧化還原法制備了石墨烯材料,并

6、采用與上一節(jié)相同的方法制備了TiO2/Al2O3-石墨烯納米光催化劑。XRD測(cè)試表明制備的復(fù)合材料中TiO2均為銳鈦礦型,由于石墨烯的摻入,使得TiO2的團(tuán)聚減少,且吸收波長(zhǎng)藍(lán)移。此外,紫外光下樣品光催化降解MO溶液的結(jié)果表明,所制備的TiO2/Al2O3-石墨烯納米復(fù)合材料的光催化活性明顯高于純TiO2和TiO2/Al2O3,且重復(fù)利用性能也有所提高。根據(jù)不同因素對(duì) TiO2/Al2O3-石墨烯納米復(fù)合材料的實(shí)驗(yàn)研究我們可以得出,當(dāng)石

7、墨烯的摻雜量為5%,TiO2的負(fù)載量為30%時(shí),催化劑的催化活性最高。⑶通過(guò)傳統(tǒng)的溶膠凝膠法制備了氮摻雜的N-TiO2/Al2O3-MWCNT納米復(fù)合材料,XRD表征表明溶劑-凝膠法制備的樣品均為銳鈦礦型。XRD測(cè)試中雖未檢測(cè)到任何含氮化合物的特征衍射峰,但從元素分析測(cè)試證明了氮元素的存在,這表明N元素的引入未能形成晶相含氮化合物,而是進(jìn)入TiO2晶格內(nèi)部。通過(guò)光催化回收污水中的硫磺對(duì)比了摻氮對(duì)樣品可見(jiàn)光活性的影響,找出了催化劑的最佳制

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