二氧化鈦-多壁碳納米管復合材料的合成、表征及光催化性能研究.pdf

1、光催化研究已開展30多年，取得了一些研究成果，但仍然存在很多急需解決的關鍵性問題。本文針對光催化技術在實際應用中存在的催化劑的固定與活性之間的矛盾這一問題，利用溶膠-凝膠法和電子束輻照水解法制備了銳鈦礦型TiO2/MWCNTs復合納米材料，并使用掃描電子顯微鏡(SEM)、透射電子顯微鏡(TEM)紫外-可見分光光度計(UV-vis)、傅里葉紅外光譜(IR)、X射線衍射光譜(XRD)、熱重分析(TG)等對樣品進行了形貌與結構的表征，同時探討

2、合成材料的反應過程與機理，具體研究內容如下： 1、首次采用電子束輻照合成銳鈦礦型TiO2/MWCNTs復合納米材料，考察不同制備條件對其物理結構和光催化性能的影響。采用掃描電子顯微鏡(SEM)和透射電子顯微鏡TEM)進行表面形貌表征，分別用紫外-可見分光光度計(UV-vis)、傅里葉紅外光譜(IR)、X射線衍射光譜(XRD)、熱重分析(TG)等對樣品進行結構方面的表征，結果表明電子束輻照水解法反應條件溫和，不需加表面分散劑和進行

3、煅燒處理，合成出銳鈦型TiO2均勻密集地覆蓋在碳納米管表面，呈花瓣狀定向生長，具有化學穩(wěn)定性和結構穩(wěn)定性。 2、研究了合成的TiO2/MWCNTs復合納米材料對模擬印染廢水的催化降解作用。光催化性能評價結果顯示，以酸化MWCNTs為載體，在300kGy劑量輻照下，60℃加熱24h制備出的樣品催化活性最佳，60min降解率達94.378％。在此基礎上考察催化活性最佳材料的重復催化性能，結果顯示60min降解率達91.163％，第二

4、次重復利用的光催化效果都優(yōu)于溶膠-凝膠法合成材料的光催化效果。 3、探討合成材料的反應過程與機理。通過對照實驗，我們發(fā)現(xiàn)，電子束輻照水解法反應體系中加入羥基自由基清除劑異丙醇后合成出的材料TiO2沉積量少而且嚴重團聚，說明合成過程羥基自由基（EB作用于溶液中的水分子產生的）發(fā)揮了重要作用；通過對比水解法結合輻照與不輻照兩種條件制備純TiO2的紅外圖譜，我們發(fā)現(xiàn)電子束輻照所得純TiO2的紅外特征吸收相對僅用水解法制備TiO2峰位紅