一、纳米锐钛矿型TiO_2的高温Raman光谱研究(论文文献综述)
张佳佳[1](2021)在《TiO2/MnFe2O4纳米纤维的制备及光催化性能研究》文中研究表明工业的迅速发展和资源的过度开发导致环境、能源等诸多问题日趋严重。其中,工业废水对水资源造成的污染尤甚。各国政府也对治理环境污染更加重视,着重于环境净化和环境治理技术的研究和开发。目前,传统处理方法净化后的废水难以达到国家排放标准。所以,寻找一种高效、新型的废水处理方法已成为当今学者们研究的热门课题。目前以二氧化钛(TiO2)作为基体的光催化剂,已被广泛应用在光催化处理废水领域。针对传统光催化剂光生电子与空穴的复合率高,对太阳光响应范围窄等缺点,本论文从以下几方面进行了相关研究。(1)通过将钛酸四丁酯(TBT)分散到聚乙烯吡咯烷酮(PVP)乙醇溶液中制备前驱体溶液。利用静电纺丝技术制备出超长连续的TiO2纳米纤维。考察了PVP和TBT的不同添加量对TiO2纳米纤维的影响,通过扫描电子显微镜(SEM)、X射线衍射(XRD)和拉曼光谱(Raman)等测试表征手段获得TiO2纳米纤维的最佳制备条件,并以亚甲基蓝(MB)为污染物模型,通过光催化降解,验证TiO2纳米纤维的最优制备条件及其光催化性能。结果分析表明,当PVP的添加量为9 wt%的乙醇溶液,TBT的添加量为9 m L时,TiO2纳米纤维性能最佳。其对MB的光催化降解效率可达到82.1%,并且在4次循环降解实验后,其光催化降解率仍能保持78.14%。(2)为了扩展TiO2纳米纤维的光响应范围,引入铁酸猛(MnFe2O4),通过水浴法成功制备了TiO2/MnFe2O4复合材料。通过拉曼光谱(Raman)、X射线衍射(XRD)、紫外-可见漫反射(UV-vis)和光致发光光谱(PL)等分析方法对制备的复合材料进行表征分析。通过降解MB,探索了TiO2/MnFe2O4复合材料在可见光下的光催化活性。分析结果表明,MnFe2O4的引入,将复合材料的可见光响应范围扩展到571 nm,且禁带宽度降低至2.16 e V,在可见光条件下降解120 min后,TiO2/MnFe2O4(1:1)复合材料的光催化降解效率可以达到85.5%。且TiO2/MnFe2O4复合磁性光催化剂因其磁性的存在,在外部磁场的作用下,可以方便且快速地与溶液进行分离。因此,该复合材料的优异的光催化活性,独特的结构和容易磁回收使其成为废水处理应用的候选者,同时为光催化材料的备选扩展了范围。
潘立军[2](2021)在《等离子体协同改性TiO2/磁性LDH/过硫酸盐降解诺氟沙星机理研究》文中研究指明近年来,介质阻挡放电低温等离子体(DBD-NTP)技术以其高效、环境友好及操作简单等优点,受到广泛关注。DBD-NTP协同均相/非均相催化技术,能够进一步提高其能量效率和对污染物的降解率。二氧化钛(TiO2)是目前应用广泛的光催化半导体材料,暴露{001}面的缺陷二氧化钛(TiO2-x)较普通TiO2相比拥有更加优良的光催化活性。与单一的光催化剂相比,半导体与磁性层状双氢氧化物(LDHs)复合催化剂不仅能促进光生电子与空穴的分离,扩大其光响应范围,而且还能提高催化剂的回收利用率。DBD-NTP产生的紫外光和热效应,磁性TiO2-x/Mg-Al LDH均能够活化过硫酸盐(PS)产生SO4·-。本文以氟喹诺酮类抗生素中使用频率最高的抗生素诺氟沙星(NOR)为目标污染物,分别研究了DBD-NTP/TiO2-x与DBD-NTP/磁性TiO2-x/Mg-Al LDH/PS降解溶液中NOR的效能和机理,同时,对制备的暴露{001}面的TiO2-x与磁性TiO2-x/Mg-Al LDH进行了结构与性能表征,最后,采用基于遗传算法优化的人工神经网络模型对NOR的降解率进行了预测,分析了NOR降解过程中各影响因素与NOR降解率之间的关系。采用水热法制备了暴露{001}面的TiO2-x,研究了DBD-NTP/TiO2-x降解水中NOR的机理。使用场发射扫描电镜(SEM)、场发射透射电镜(TEM)、X射线衍射(XRD)、X射线光电子能谱(XPS)、拉曼光谱(Raman)、光电流、氮气吸脱附曲线、电子顺磁共振(EPR)对暴露{001}面的TiO2-x结构与光电性能进行了表征。考察了TiO2-x投加量、放电功率、空气流量、溶液初始p H以及NOR溶液初始浓度对NOR降解率的影响。结果表明,DBD-NTP与TiO2-x降解NOR时具有明显的协同催化效应,且随着TiO2-x投加量的增大,协同催化效应越发显着。DBD-NTP协同TiO2-x降解水中NOR的反应符合伪一级动力学。自由基淬灭试验和活性物质含量测定结果表明,1O2、O3、H2O2、·OH、·O2-、h+以及e-均在NOR降解过程中起重要作用,其中,1O2的贡献最为显着。TiO2-x循环使用性能试验表明TiO2-x具有良好的光催化稳定性。NOR降解路径主要包括哌嗪环断裂、喹啉环断裂、脱羧以及苯环脱氟,最终矿化为CO2和H2O。采用水热法构筑了三种磁性TiO2-x/LDHs,研究了DBD-NTP协同磁性TiO2-x/Mg-Al LDH活化PS降解溶液中NOR的效能,结果表明,磁性TiO2-x/Mg-Al LDH具有优异的光催化性能,在30 min时NOR的降解率达95.1%。协同因子计算结果显示DBD-NTP协同磁性TiO2-x/Mg-Al LDH活化PS体系的协同因子最高。采用SEM、TEM、XRD、XPS、FTIR、氮气吸脱附曲线、EPR对磁性TiO2-x/Mg-Al LDH进行了表征。考察了磁性TiO2-x/Mg-Al LDH投加量、放电功率、空气流量、溶液初始p H、NOR溶液初始浓度以及PS投加量对NOR降解率的影响。DBD-NTP协同磁性TiO2-x/Mg-Al LDH活化PS降解NOR的过程遵循伪一级动力学。TOC含量测定结果证明PS的添加能够显着提高NOR的矿化率。1O2、O3、H2O2、·OH、·O2-、h+、e-以及SO4·-均对NOR的降解有所贡献,其中,1O2的贡献最为显着。磁性TiO2-x/Mg-Al LDH在使用5次后,30 min时NOR的降解效率仍可达到93.6%,证明其具有良好的光催化稳定性。哌嗪环断裂、喹啉环断裂、脱羧、苯环脱氟和矿化是NOR降解的主要路径。采用遗传算法优化的人工神经网络(GA-ANN)模型对溶液中NOR的降解率进行预测,以上述试验的影响因素为输入层,NOR降解率为输出层,构建了三层结构的GA-ANN模型。采用均方误差(MSE)与相关系数(R)为模型精度的评价指标,以本文试验数据进行模型训练与测试。结果表明,当以DBD-NTP协同TiO2-x降解溶液中NOR的试验数据为模型样本集时,GA-ANN最优模型的MSE为0.0016,R为0.9956;当以DBD-NTP协同磁性TiO2-x/Mg-Al LDH活化PS降解溶液中NOR的数据为模型样本集时,GA-ANN最优模型的MSE为0.0009,R为0.9978,说明该模型预测精度高,可用于预测DBD-NTP协同催化降解水中NOR的降解率。仿真分析结果表明,GA-ANN模型仿真预测的各影响因素与NOR降解率之间的关系与本文试验结果一致。
杨帆[3](2020)在《氧化钛复合材料的结构精确调控及其光催化性能研究》文中研究说明随着全球经济发展和人口的快速增长,化石燃料的过度开发使用带来了能源短缺和严重的环境问题,新型清洁能源的开发利用成为人类本世纪迫切追寻的目标。作为清洁能源之一的太阳能几乎是取之不尽、用之不竭的,但对气候及地域等因素的高度依赖性限制了太阳能的直接利用。利用半导体材料吸收太阳光分解水是一种将太阳能转化为氢能的有效途径,可以实现自然界清洁高效的氢循环。常规的光催化分解水过程主要包括光能的吸收、光生电荷的分离和迁移以及表面化学反应。常规半导体材料带隙较宽且光生载流子寿命极短的问题是阻碍半导体太阳能转化为化学能的关键。因此,如何提高半导体光催化材料内部的电荷分离和输运性能,同时提升对长波段太阳光的有效利用是提高光催化效率的根本问题所在。基于此,本论文以传统的TiO2为研究对象,通过研究半导体内部的微观结构,探究体相缺陷、离子掺杂,以及构建内建电场等对半导体电荷分离和输运及光催化性能的影响,具体研究内容如下:1.针对常规后处理法很难向晶体内部引入缺陷的局限性,本文提出了一种通过原子层沉积来控制单原子层多孔TiO2中氧缺陷形成的有效方法。X射线光电子能谱和电子顺磁共振谱证实了可以通过调节TiO2的化学计量比从而形成不同浓度的氧缺陷。时间分辨的荧光衰减光谱和光电流测量结果表明,氧缺陷加速了电荷载流子的分离并延长了电子的寿命。光催化产氢测试证明富氧缺陷的多孔TiO2表现出极高的光催化H2生成速率(3.41mmol g-1 h-1),约为贫氧缺陷多孔TiO2的20倍。结合密度泛函理论计算发现,氧缺陷可引入缺陷能级从而扩展光吸收区域,并使其周围的电荷离域,促进光生电子和空穴的分离和转移。这种缺陷工程开辟了一种在原子水平上控制化学计量比的方法,可对金属氧化物半导体的缺陷进行精确调控。2.鉴于原子层沉积法制备TiO2形成的缺陷含量依然有限,本论文设计并构造了一种新型的TiO2/Cu/TiO2三明治结构。在热处理下通过单质铜还原法将大量的缺陷引入到TiO2晶格中。同时,Cu原子可以扩散到TiO2中以形成Cu掺杂的TiO2。氧缺陷与Cu原子之间的协同效应实现了 TiO2/Cu/TiO2三明治结构光电流的提高,约为纯TiO2薄膜的2.4倍。实验结果和密度泛函理论计算表明光活性提高归因于TiO2的电子结构调节。铜金属还原形成的氧缺陷和掺杂的Cu离子可引入杂质能级以减小其带隙,从而改善可见光响应效率。TiO2晶格中的Cu2+和氧缺陷可以显着增加导带附近的电荷密度,并促进光生载流子的分离。此外,表面上的氧缺陷可以用作充分化学反应的活性位点。该工作提出了一种具有大量缺陷的金属掺杂氧化物催化剂的新颖制备方法,所得材料的光催化活性得到有效改善。3.鉴于单一半导体材料的缺陷含量难以继续提高,同时考虑p-n结内建电场的作用区域有限,本论文设计并制备了多层TiO2-CoTiO3复合结构。利用原子层沉积法交替沉积不同厚度的TiO2和COOx,在高温后处理后,CoOx与TiO2反应生成TiO2-CoTiO3多层膜。薄膜内多层n型TiO2与p型CoTiO3交界处形成的内建电场延长了空间电场的作用范围,极大地促进了体相载流子的分离和迁移,载流子浓度有近十倍的提升,同时光生电荷分离效率相对于TiO2显着提升。此外,由于CoTiO3具有较窄的带隙宽度,复合材料在可见光区有较强的光吸收。与TiO2和单一 TiO2-CoOx相比,所制备TiO2-CoTiO3的PEC性能分别提升2.5和1.9倍。该研究表明降低半导体厚度、构建多层p-n结能显着增加光生电荷的分离。
牟金成[4](2020)在《新型铁基催化剂的制备及其低温NH3选择性催化还原NOx研究》文中指出氮氧化物(NOx)是造成酸雨、雾霾和光化学烟雾等环境问题的大气污染物之一,会对生态环境和人体健康产生严重危害。随着我国大气污染物排放标准日趋严格,加强对冶金、矿物加工等重点行业低温烟气中NOx的消除已迫在眉睫。以NH3为还原剂的选择性催化还原(NH3-SCR)技术是最有效的NOx控制技术之一,而开发高效稳定、绿色经济的催化剂即是低温NH3-SCR脱硝领域的关键。Fe基氧化物催化剂因具有中高温催化活性好,抗硫抗水性能优异以及环境友好等优点而备受关注。但是,该类催化剂仍然存在低温活性不足以及构效关系、反应机理不清楚等问题。本论文针对Fe基催化剂的上述不足,开发了具有良好催化活性的新型Fe-V复合氧化物催化剂。通过系统表征解析了催化剂的结构并分析了催化剂的构效关系和NH3-SCR反应机理;同时,考察了煅烧温度对催化剂结构和性能的影响。此外,构建了新型高分散Fe-Mn/Ti催化剂并阐明了其活性增强机制。取得的主要成果如下:1.采用尿素均相沉淀法制备了 Fe1-xVxOδ(x=0,0.1,0.25,0.4,0.5,1)复合氧化物催化剂。复合催化剂表现出良好的NH3-SCR催化活性和N2选择性,其中,性能最佳的Fe0.75V0.25Oδ催化剂在200℃时可实现NOx的完全转化,并且在175-400℃的宽温度窗口内达到90%以上NOx转化率(GHSV=50000 h-1);同时,该催化剂还具有优异的稳定性和抗硫抗水性。表征结果表明,V的掺杂使得催化剂体系中形成了高分散α-Fe2O3和FeVC4组分,复合催化剂表现为无定型态并且具有更小的颗粒尺寸和更高的氧移动性。催化剂中Fe与V之间强烈的电子诱导效应导致电荷从Fe转移到V,提高了Fe元素的氧化性能,有效促进了 NO氧化为N02,提高了催化剂的低温催化活性;同时,α-Fe2O3与FeVO4两相之间的强相互作用使得V元素发生显着的电子偏离并表现出更高的价态,从而增强了催化剂对反应物NH3的吸附和活化。2.利用原位红外光谱技术和反应动力学手段研究了代表性催化剂(Fe0.75V0.250δ)在不同温度区间的NH3-SCR反应机理,并揭示了不同酸性位对反应的贡献。结果表明,在低温(<200℃)反应条件下,吸附态NH3物种的消耗呈现明显的“标准SCR”和“快速SCR”两个阶段,反应主要遵循Langmuir-Hinshelwood机理;在中高温(≥ 200℃)反应条件下,吸附态NH3物种的消耗由始至终呈现线性降低,反应主要遵循Eley-Rideal机理。O2通过Mars-van Krevelen机理被活化并参与到反应循环中。吸附态NH3物种消耗速率归一化结果表明,在不同反应路径中,Lewis酸性位和Br(?)nsted酸性位上吸附的NH3物种具有相当的归一化反应速率,二者在NH3-SCR反应中起到相同的作用。3.考察了煅烧温度对Fe0.75V0.25Oδ催化剂结构、性质以及催化性能的影响,阐明了催化剂温度驱动的结构演变过程及在NH3-SCR反应中的构效关系。结果表明,随着煅烧温度的升高,催化剂从高度无定型态过渡到具有表面FeVO4非晶层的结晶结构,并进一步转化为高度结晶状态。当煅烧温度较低(≤600℃)时,氧化还原性能的降低是影响催化性能的主要原因,只有低温催化性能受到抑制;而当煅烧温度较高(>600℃)时,氧化还原性能和表面酸性的降低严重影响了催化剂的整体脱硝效率。体系中高分散的α-Fe2O3组分可以提高催化剂的氧化还原性,有利于增强NO活化并降低高温非选择性NH3氧化,从而提高催化剂的NH3-SCR性能;而具有丰富VOx结构的无定型FeVO4组分是NH3-SCR反应的主要活性物质。4.采用乙二醇辅助浸渍法制备了高分散Fe2O3-MnO2/TiO2催化剂(Fe-Mn/Ti(M)),并通过系统的表征分析了催化剂的构效关系和活性增强机制。结果表明,所制备的催化剂表现为高度分散纳米颗粒形状,并且在催化剂表面形成了具有强相互作用的Fe-O-Ti结构,增强了电子诱导效应。由于分散性的改善,催化剂的NO氧化和NOx吸附能力明显增强,从而提高了催化剂的低温NH3-SCR活性。相对于普通的Fe-Mn/Ti催化剂,高分散Fe-Mn/Ti(M)催化剂表现出更好的低温催化活性,在100-325℃的宽温度窗口下达到了 90%以上NOx转化率(GHSV=30000 h-1),同时还具有更低的表观活化能和良好的运行稳定性。综上所述,所开发的新型Fe-V和Fe-Mn/Ti催化剂在低温条件下(<200℃)具有良好的脱硝效率和稳定性,能为工业行业低温烟气的NOx控制提供积极的理论支持。同时,构效关系和反应机理的分析可以从理论角度指导催化剂的进一步优化和高效催化剂的开发,为低温NH3-SCR反应的基础研究提供参考。
韦萌[5](2020)在《高比表面积金红石TiO2的制备及其高温稳定性研究》文中认为金红石相作为TiO2最稳定的晶型,因其具有较高的折射率、较低的热传导性和优异的催化性能等得到了广泛关注。但是比表面积小,高温易烧结,制备工艺复杂等因素限制了金红石TiO2的实际应用。因此,探索高比表面积金红石TiO2的低温制备方法,并提高其高温稳定性是目前金红石TiO2的研究重点。本文采用低温水热法和低温均匀沉淀法制备金红石纳米TiO2,并通过掺杂、复合等方式修饰TiO2来提高其高温稳定性,最终合成了具有高比表面积和高温稳定性的TiO2-SiO2复合物,并考察了TiO2-SiO2复合材料在HCl催化氧化反应中的应用。采用低温水热法合成了Ce3+、Re7+、La3+、Zr4+和Co2+等掺杂的纳米TiO2粉末,结果表明,掺杂样品的晶粒尺寸与金属离子半径之间没有规律性变化,但形貌差异明显。掺入Zr4+时,产物为金红石和锐钛矿混晶结构,TiO2分散性较好,其比表面积高达198.0m2/g。高温焙烧改变了部分样品的晶型,使样品比表面积减小。La3+、Co2+促进TiO2粉末高温烧结,而Ce3+和Re7+的掺杂可以抑制高温烧结。采用低温均匀沉淀法和溶胶-凝胶法合成不同TiO2含量的TiO2-SiO2复合纳米粒子,结果发现TiO2含量对TiO2-SiO2复合材料的孔结构影响不大,但对比表面积影响较大。TiO2含量越高,比表面积越低。纯TiO2更易在高温下烧结,SiO2的引入为样品提供了可负载的表面,提高了TiO2的分散性和TiO2-SiO2复合物的稳定性。对于低温均匀沉淀法,Ti OCl2浓度为0.1M时TiO2-SiO2复合物中TiO2为锐钛矿相,0.3M时为锐钛矿和金红石混合相,其余TiO2含量较高的复合物为金红石相。溶胶-凝胶法更有利于增加TiO2-SiO2复合材料的比表面积,高温焙烧后,样品的禁带宽度值减小,当焙烧温度为500℃,TiO2含量为40%时,样品带隙最宽,带隙能量最大,为3.0468e V。通过对RuO2/TiO2-SiO2催化剂进行评价可知:溶胶-凝胶法TiO2-SiO2负载RuO2的催化剂中,TiO2-SiO2复合物载体会降低催化剂活性,但对催化剂稳定性有一定提高作用;低温均匀沉淀法TiO2-SiO2负载RuO2的催化剂中,除了0.1M合成的复合载体外,其他复合物载体负载RuO2的催化剂活性和稳定性均优于RuO2/TiO2,原因是高比表面积载体提高了RuO2的高分散性,增强了RuO2和TiO2之间相互作用。
杨德威[6](2020)在《原子层沉积结合微波退火制备锐钛矿型TiO2薄膜及光学性能研究》文中指出能源与环境问题是人类发展面临的两大难题,发展清洁的可再生能源是解决问题的关键,因此探索和发展新能源材料成为人们的研究热点。作为新能源材料中的重要成员,TiO2良好的化学稳定性,无毒性以及独特的光学和电学性能等优点,深受研究人员的青睐。本文通过原子层沉积结合快速光热退火或微波退火制备了锐钛矿型TiO2薄膜,研究了不同退火方法对沉积态薄膜的微结构、表面形貌和光学性能的影响。主要研究结果如下:(1)以TiCl4和H2O为前驱体,利用原子层沉积方法在K9光学玻璃衬底上制备了不同循环周期的TiO2薄膜,并对样品进行了表征,结果表明,在温度为220°C,沉积周期数分别为1000和3000的条件下,可制备出具有不同厚度和不同结晶形态的TiO2薄膜。(2)以石英玻璃和P型硅为衬底,120°C为沉积温度,沉积周期数为3000,并结合快速光热退火工艺制备出锐钛矿型TiO2薄膜,采用XRD、Raman、SEM、EDS、XPS、AFM、椭偏仪和UV-vis等对薄膜的形貌和光学性能进行了表征,研究了不同衬底和退火温度对锐钛矿结构TiO2薄膜的形貌和微结构的影响。结果表明,退火温度越高,平均晶粒尺寸越大;薄膜表面粗糙度随之增加;折射率与消光系数越大,透光率越小,最低为76.61%。当退火温度为600°C时,在P型硅衬底上可制备出结晶质量良好的锐钛矿型TiO2薄膜,光学带隙约为3.22eV,接近锐钛矿型TiO2光学带隙的理论值。(3)对P型硅衬底上的非晶型TiO2薄膜分别进行400°C、500°C、600°C的微波退火处理,采用XRD、Raman、SEM、EDS和XPS对薄膜进行了形貌结构和组分表征,研究了退火温度对TiO2薄膜的性能影响。结果表明,在P型硅衬底上,微波退火的非热效应更有利于锐钛矿型TiO2薄膜在<101>方向择优生长。随着退火温度的升高,晶粒不断变大,当退火温度为600°C时,平均晶粒尺寸最大。化学组分分析表明薄膜为接近化学配比的TiO2。(4)利用微波热处理对石英玻璃衬底上的非晶TiO2薄膜进行了不同温度的退火,研究了退火温度对薄膜结构与光学性能的影响。结果表明,600°C退火后的薄膜具有良好的结晶质量,但受微波退火选择性加热的影响,石英衬底上的TiO2薄膜的结晶质量比P型硅衬底上生长的薄膜略差。折射率和消光系数随着退火温度的升高逐渐增大;透光率逐步减小,最低约为66.29%,光学带隙为3.21eV。
田铭[7](2020)在《硫酸-盐酸体系中钛液水解行为基础研究》文中研究说明二氧化钛(钛白)是性能最好的白色颜料,应用广泛且前景广阔。基于我国大量赋存的重大特色钒钛磁铁矿资源,本课题组提出钠化冶炼新工艺以实现高效清洁分离钛、钒和铁。新工艺提取钒和铁后,大量钛组分仍以钙钛矿形式赋存于钛渣中,现有钛白生产工艺难以实现该钛渣的高值化利用。而采用硫酸-盐酸混合酸体系在低温低酸度下即可高效溶解该钛渣并获得钛液,后经水解过程制备合格偏钛酸。其中水解反应是决定偏钛酸与钛白性能的关键控制步骤,目前尚无混酸体系钛液水解研究报道。因此,本论文对硫酸-盐酸混酸体系钛液水解过程进行重点研究,明晰混酸体系钛水解机理,并将其应用于含钙钛矿钛渣的处理过程中,为混酸体系进一步应用制备钛白产品奠定理论和实践基础。主要研究成果和创新如下:(1)对混酸体系钛液水解过程进行系统调控:(Ⅰ)升高反应温度及钛液浓度可以提高水解率、减小偏钛酸团聚粒径和增大晶粒尺寸;水解温度的促进作用明显,当水解温度达到150~160℃时,水解率>95%,且偏钛酸团聚粒径降至2 μm。(Ⅱ)Cl-:SO42-摩尔比例对水解率影响较小,但对水解团聚粒径及其形貌影响明显。当Cl-:SO42-=1:1时,水解粒径达到2μm左右且呈均匀球型。当Cl-:SO42->2:1时,水解粒径大且团聚。(Ⅲ)Al3+在水解温度较低时浓度过高抑制水解,Al3+的加入有利于促使偏钛酸形成片层结构,对晶粒尺寸影响较小。Na+对水解过程影响较小。(Ⅳ)当添加PEG 1000分散剂后,常压水解可提高水解率,有效避免偏钛酸粒子的团聚;当Cl-比例较低时,有助于降低偏钛酸团聚粒径并促使其呈均匀球型堆积。(2)对混酸体系钛液水解机理进行探讨。对比实验及理论计算得到的Raman图谱,确定硫酸-盐酸体系钛液中可能存在的钛络合物结构;利用阿伦尼乌兹公式及玻尔兹曼分布模型通过钛处于不同化学环境的粒子数量与能量之间的关系拟合得到水解参数与晶粒尺寸的关系式,进而实现对晶粒尺寸的预测;并根据混酸体系中钛络合物和偏钛酸的结构结合DFT计算,推测钛水解过程中间体微观结构-能量变化规律及相应的反应路径。(3)以水解调控和机理研究结果为基础,将硫酸-盐酸混酸体系应用到钠化冶炼得到的含钙钛矿钛渣处理中。对混酸分解钛渣过程的热力学和动力学进行系统研究,经过4次循环实验,浸出率均达80%;水热水解后,水解率均达90%,偏钛酸团聚粒径维持在2~3μm,得到合格偏钛酸产品。将混酸新工艺与传统硫酸法工艺进行对比,发现混酸法是实现钛高效回收和酸循环利用的一种有效途径。(4)研究混酸体系偏钛酸盐处理及煅烧工艺对钛白产品性能的影响。结果表明,适当盐处理剂含量、提高煅烧温度以及延长保温时间,均有利于提高颜料性能。经过K2SO4和H3PO4盐处理剂处理后,在850~890℃不同升温参数调控下得到的最佳产品可接近市售AO101锐钛矿型TiO2的颜料性能。此外,水解时添加Al3+及Na+制备偏钛酸,在煅烧过程中对煅烧产物起到防止其烧结的作用。
周煌[8](2020)在《热稳定型单原子催化剂的可控合成及其应用研究》文中提出负载型金属催化剂已广泛应用于医药、化工、清洁能源、环境修复等诸多领域。在工业应用中负载的金属纳米颗粒常会因为发生奥斯特瓦尔德熟化或颗粒融合而烧结,导致纳米颗粒长大、分散度降低、活性位减少,使得催化剂严重失活。失活催化剂的更新和回收会极大增加时间和经济成本,影响工业效益。此外,随着工业生产的不断优化,人们对负载型金属催化剂的高效原子利用需求也在不断提高。因此,研发抗烧结的热稳定型原子级金属催化剂,进一步降低催化剂的生产和更新成本具有重要意义。在本博士论文中,我们探索出一系列热稳定型单原子催化剂的可控合成方法。我们发现金属纳米颗粒在特殊的界面和高温环境中,会逐渐遗失其表层原子。利用载体缺陷与金属原子的强相互作用,我们可以巧妙的将这类移动的原子进行锚定,最终得到高稳定的单原子金属催化剂。这些方法具有通用性,甚至可以将严重失活和团聚的催化剂转化为高活性热稳定的原子级催化剂,具有广泛的工业应用前景。此外,我们还通过金属原子配位和载体结构的精准调控开发出一系列热稳定的和可接触性好的单原子催化剂,进一步拓展了单原子催化剂的可控合成方法,且增强了单原子位点的催化有效性。文中对热稳定型单原子的形成机制和构-效关系进行了深入的研究和探讨。主要内容概括如下:1.利用高温下Ni纳米颗粒在无定型氮掺杂碳上的表面挖掘效应,可以有效抑制Ni颗粒的烧结和团聚,并将其在自挖掘的纳米孔内逐渐转变为热稳定型Ni单原子。原位透射电镜观测和理论计算发现Ni颗粒的挖掘效应以及Ni原子和N缺陷的强配位是Ni颗粒到单原子成功转化的关键。与Ni纳米颗粒相比,Ni单原子催化剂展现出更高的低温甲烷氧化活性和生成苯酚的选择性。2.开发了一种氮掺杂碳热原子化策略可以高效将TiO2上负载的Pd/Pt/Au纳米颗粒转为更具活性的原子级金属。将这种策略应用于严重失活和烧结的催化剂,可将其负载的纳米颗粒尺寸降低,使反应活性得到恢复。球差电镜、原位电镜、X射线吸收光谱以及理论计算等表明这种氮掺杂碳是金属原子的有效扩散通道,而碳还原产生的富含缺陷的TiO2是金属原子被进一步被稳定的保证。3.基于以上研究对制备单原子种类的限制,进一步探究出阳离子交换策略实现近十种热稳定型S和N共修饰的单原子催化剂的大规模制备。通过合理设计阳离子交换反应的沉淀溶解平衡,可以巧妙的实现Cu、Pt和Pd等客体金属在CdS的阴离子骨架上的原子层/纳米层交换。同时,依赖CdS的S离子骨架和富含N的聚合物外壳,在高温退火中同时产生S和N缺陷来锚定交换的阳离子金属。苯氧化测试和理论计算均表明,选择性硫化金属位点边缘有利于反应中间体的解离和水的脱附,使得S和N共修饰的金属单原子位点催化活性远高于单一 N修饰的金属位点。4.考虑到增强单原子位点的有效性,进一步开发出负压热解策略实现了负载于三维石墨烯框架上的高稳定性和高度可接触性的单原子位点催化剂的可控制备。在高温的负压环境中,金属有机框架材料内部与外部气压差可促成衍生氮掺杂多层碳的逐渐膨胀和分裂,同时金属节点被衍生碳还原,最终实现金属以原子级分散在高比表面积和介孔孔隙率的三维石墨烯框架上。氧还原测试和理论计算表明氮掺杂碳的选择性撕裂导致的碳缺陷可以有效降低Co单原子活性位点氧还原的反应能垒,从而使得所制备的Co单原子位点催化剂具有比商业Pt/C和传统方法制备的Co单原子催化剂更高的氧还原活性。
贾群鹏[9](2020)在《TiO2光催化过程中生成活性物质的选择性研究》文中指出近年来,科学技术飞速发展的同时,环境污染问题也日益严重。以有机染料为代表的有机污染物成为水系环境治理的热点和难点。传统的物理、化学和生物等治理方法存在诸多问题,已不能适应我们对美好生活的需求。以TiO2为代表的纳米半导体光催化材料因其降解效率高,无二次污染等优点而被广泛应用于有机染料废水的处理。虽然关于TiO2光催化性能研究的报道层出不穷,但是有关TiO2选择性催化机理的研究却鲜有报道。本课题针对TiO2的晶相组分影响催化降解有机物机理,和选择性生成活性物质的相关内容主要做了如下工作:(1)通过有氧焙烧法分别制备了不同晶相组分的TiO2,运用X射线粉末衍射(XRD),Raman光谱,比表面分析以及紫外漫反射等表征方法表征了TiO2的晶相组分和光学性能。结果表明当金红石相组分逐渐变高时,带隙宽度逐渐变小。比表面也随之变小,所以调控TiO2催化剂的晶相组分比例可调控其催化性能。(2)以pH=3的甲基橙-亚甲基蓝(MO-MB)水溶液为模型体系,研究了富金红石和富锐钛矿对光催化降解选择性和可调节性的影响;在光催化反应过程中分别观察加入异丙醇(·OH捕捉剂),对苯醌(O2·-捕捉剂)和三乙醇胺(h+捕捉剂)后MB和MO降解速率和其选择性的变化;并通过荧光光谱检测表面固定的O2·-;XPS表征钛价态的变化EPR来检测反应中的单线态氧。结果表明:富金红石型TiO2催化剂对光催化降解MB显示了较高的选择性,选择能力是富锐钛矿TiO2的2倍:·OH和h+对选择性降解贡献不大,O2·-对光催化活性和选择性有显着影响;富金红石型TiO2较富锐钛矿TiO2更易形成固定化O2·-;通过控制TiO2催化剂的晶相;调控固定化O2·-的生成来控制光催化选择性的可能性。(3)使用一种基于曝氧光降解的新方法,以不同相组成的TiO2为光催化剂去除模型有机物壬基酚聚氧乙烯醚磷酸酯(TXP-10)。采用NBT分子探针分析不同曝氧量和不同晶相组成的TiO2光催化剂生成O2·-的相对量;并在不同的光照强度和曝氧量下对光催化反应过程中捕捉·OH和h+;测定降解过程中TXP-10的红外光谱判断基团的变化;评价TXP-10阻垢性能随降解时间的变化。结果表明,富金红石对曝氧反应更为敏感,且曝氧量越大产生的O2·-相对较多;对光照强的更为敏感;疏水性烷基链和芳香环转化为含羧基的亲水性衍生物;随着光催化反应时间的延长,生成的化合物失去表面活性,抗沉淀率降低。
熊海龙[10](2020)在《特定聚合物导向介孔材料的合成与应用》文中指出介孔材料凭借其超高的比表面积、非常大的孔容、特殊的孔道结构、精确可控的孔尺寸等本征属性,在能源存储与转换、催化、生物医药、吸附与分离等热点领域有着巨大的应用前景。经过二十多年的研究与发展,硅基介孔材料的合成已经较为成熟,然而,非硅基介孔材料的设计合成依然存在如下挑战:(1)拓展介孔材料的合成体系。与硅基前驱体相比,非硅基前驱体(尤其是金属氯盐和金属醇盐)的水解和缩聚过程是难以控制的。因此,非硅基介孔材料的合成只适用于有机溶剂合成体系;(2)实现介孔材料的晶体结构与孔结构的精确调控;(3)开发低成本、高产量的合成策略,推动介孔材料的工业化。介孔材料的合成需要使用昂贵的表面活性剂或者嵌段共聚物作为模板剂,它们的合成周期长达几天甚至一周的时间,极大地限制了介孔材料的大规模生产和工业化应用。(4)丰富介孔材料家族的成员,开发结构新颖的介孔材料。现有的分子自组装技术和纳米浇铸工艺已经不适用于合成结晶温度超高的、结构复杂的介孔材料,例如钠离子超导体材料、钙钛矿材料、尖晶石材料等。因此,为了满足日益增长的应用需求,需要不断地探索和开发合成结构复杂的介孔材料的新策略。本论文以优化介孔材料的合成为主旨,开创性的使用特定的聚合物作为造孔剂,设计合成了一系列具有超高比表面积和高结晶度的介孔材料,系统的研究了材料的孔结构、比表面积、形貌、结晶度等因素对光催化活性和电化学性能的影响。本论文的第二章,我们利用非表面活性剂阳离子聚合物聚乙烯亚胺或者聚二甲基二烯丙基氯化铵作为造孔剂,金属醇盐作为金属氧化物前驱体,乙酸作为pH调节剂和络合剂,开发了一种简单有效的聚合物导向自组装策略,在纯水体系下合成了一系列具有超高比表面积的介孔金属氧化物材料,包括TiO2、Al2O3、HfO2、Nb2O5、Ta2O5、ZrO2、SnO2。通过改变反应体系中金属氧化物前驱体和聚合物之间的相互作用,可以精确地调控材料的孔结构、晶体结构和形貌。以介孔TiO2为例,样品的比表面积在226 m2 g-1到733 m2 g-1之间可控。在光催化水裂解析氢实验中,介孔TiO2表现出卓越的光催化活性,析氢速率高达3.68 mmol h-1 g-1。本论文的第三章,我们利用四氯化钛作为金属氧化物前驱体,聚乙烯亚胺作为造孔剂,乙酸和盐酸作为络合剂,去离子水作为溶剂,提出了一种聚合物辅助的协调介导自组装策略合成具有高比表面积的介孔多相复合的TiO2光催化剂。通过选择合适的酸性介质的种类,能够精确地调控TiO2同质异形体的晶体结构,实现从单一相(金红石和锐钛矿)到双相复合(金红石/锐钛矿和锐钛矿/板钛矿)以及到三相复合(金红石/锐钛矿/板钛矿)的调变。通过改变酸性介质的用量,可以控制每个相所占的含量(0100%)。在光催化水裂解制氢实验中,由于异质结和介观结构的协同作用,三相TiO2光催化剂展现最佳的光催化活性,超过了商业P25和其它同质异形体。另外,利用固体紫外可见漫反射光谱、莫特肖特基以及价带X射线光电子能谱等技术详细地研究了相结对光催化性能的影响,提出电子和空穴在三相TiO2光催化剂中的传输路径,对后续的光催化机理的研究提供了一条新的思路。本论文的第四章,我们开发了一种简单的无溶剂自组装策略批量化合成具有大比表面积和高结晶度的介孔材料,包括单组分的介孔材料(SiO2、TiO2、Ta2O5、Nb2O5、HfO2、Al2O3、ZrO2)和多组分的介孔材料,例如,掺杂的介孔材料(yNb掺杂的TiO2)、复合的介孔材料(Nb2O5-TiO2复合物)和多元金属氧化物(TiNb2O7)。与传统的基于溶液的自组装方法相比,本工艺不需要任何溶剂并且使用廉价的聚乙烯亚胺作为模板剂替代昂贵的表面活性剂,极大的降低合成成本和能源的消耗以及环境污染。在室温下研磨五分钟即可完成聚合物与无机前驱体之间的自组装,使得我们所开发的方法可以大规模地生产介孔材料,极大的推动了介孔材料的工业化。用该方法合成的介孔材料同时拥有高的结晶性和完好的孔隙率,在众多的领域有着非常大的应用价值。本论文的第五章,我们使用四氢呋喃、乙醇和去离子水作为共溶剂,嵌段共聚物作为结构导向剂,开发了一种简单的聚合物辅助的调幅分解策略合成一系列高度相互连通的等级孔钠离子超导体结构材料,包括Li3V2(PO4)3、Na3V2(PO4)3、K3V2(PO4)3、Na2TiV(PO4)3、Na4MnV(PO4)3。根据溶剂沸点的差异,通过可控的挥发溶剂同时诱导了宏观相分离和介观相分离。X射线计算机断层扫描、扫描电镜和透射电镜等技术证明这些材料由碳包覆的纳米晶组成并且拥有相互连通的介孔—大孔复合结构。合成的等级孔Na3V2(PO4)3材料作为钠离子电池正极材料时展现了优越的电化学性能。我们相信该方法对具有高结晶温度的、结构复杂的多孔材料的合成有着重要的指导意义。
二、纳米锐钛矿型TiO_2的高温Raman光谱研究(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、纳米锐钛矿型TiO_2的高温Raman光谱研究(论文提纲范文)
(1)TiO2/MnFe2O4纳米纤维的制备及光催化性能研究(论文提纲范文)
摘要 |
abstract |
1 绪论 |
1.1 研究背景 |
1.2 国内外研究现状 |
1.2.1 工业废水来源 |
1.2.2 工业废水处理现状及发展趋势 |
1.3 光催化材料研究进展 |
1.3.1 二氧化钛光催化材料(TiO_2) |
1.3.2 铁酸猛光催化材料(MnFe_2O_4) |
1.4 选题的意义和研究内容 |
1.4.1 选题的意义 |
1.4.2 研究内容 |
2 实验设备及实验方法 |
2.1 实验药品及设备 |
2.2 样品的分析表征方法 |
2.2.1 X射线衍射(XRD) |
2.2.2 拉曼光谱(Raman) |
2.2.3 红外光谱(FT-IR) |
2.2.4 扫描电子显微镜(SEM) |
2.2.5 X射线电子能谱(XPS) |
2.2.6 光致发光光谱(PL) |
2.2.7 紫外-可见漫反射(UV-vis) |
2.2.8 磁滞回线(VSM) |
2.3 光催化活性评价 |
3 静电纺丝制备TiO_2纳米纤维及其光催化性能研究 |
3.1 实验部分 |
3.1.1 共混法制备TiO_2纤维 |
3.1.2 静电纺丝制备TiO_2纳米纤维 |
3.2 TiO_2纳米纤维的结构表征分析 |
3.2.1 共混法制备TiO_2的SEM表征 |
3.2.2 不同PVP/TiO_2纳米纤维的表面分析 |
3.2.3 (TBT_n)TiO_2纳米纤维的SEM表征 |
3.2.4 (TBT_n)TiO_2纳米纤维的XRD表征 |
3.2.5 (TBT_n)TiO_2纳米纤维的Raman表征 |
3.2.6 (TBT_9)TiO_2纳米纤维的FT-IR表征 |
3.3 (TBT_n)TiO_2纳米纤维光催化实验结果分析 |
3.3.1 (TBT_n)TiO_2纳米纤维光催化降解亚甲基蓝 |
3.3.2 (TBT_n)TiO_2纳米纤维光催化重复利用率 |
3.3.3 TiO_2光催化机理分析 |
3.4 本章小结 |
4 TiO_2/MnFe_2O_4复合材料的制备及其光催化性能研究 |
4.1 TiO_2/MnFe_2O_4复合材料的制备 |
4.2 TiO_2/MnFe_2O_4复合材料的结构表征分析 |
4.2.1 TiO_2/MnFe_2O_4复合材料的XRD表征 |
4.2.2 TiO_2/MnFe_2O_4复合材料的Raman表征 |
4.2.3 TiO_2/MnFe_2O_4复合材料的FT-IR表征 |
4.2.4 TiO_2/MnFe_2O_4复合材料的SEM表征 |
4.2.5 TiO_2/MnFe_2O_4复合材料的EDS表征 |
4.2.6 TiO_2/MnFe_2O_4复合材料的X射线电子能谱(XPS)表征 |
4.2.7 TiO_2/MnFe_2O_4复合材料的光致发光光谱(PL)表征 |
4.2.8 TiO_2/MnFe_2O_4复合材料的紫外-可见漫反射(UV-vis)表征 |
4.2.9 TiO_2/MnFe_2O_4复合材料的磁滞回线(VSM)表征 |
4.3 TiO_2/MnFe_2O_4复合材料的光催化实验结果分析 |
4.3.1 TiO_2/MnFe_2O_4复合材料的光催化降解亚甲基蓝 |
4.3.2 TiO_2/MnFe_2O_4复合材料的光催化重复利用率 |
4.3.3 TiO_2/MnFe_2O_4复合材料的光催化机理探讨 |
4.4 本章小结 |
5 结论 |
参考文献 |
附录 攻读硕士期间发表论文及专利 |
致谢 |
(2)等离子体协同改性TiO2/磁性LDH/过硫酸盐降解诺氟沙星机理研究(论文提纲范文)
致谢 |
摘要 |
ABSTRACT |
第一章 绪论 |
1.1 研究背景 |
1.2 水环境中诺氟沙星的污染现状与去除方法 |
1.3 介质阻挡放电低温等离子体研究现状 |
1.4 暴露{001}面的缺陷二氧化钛 |
1.4.1 暴露{001}面的二氧化钛及其应用 |
1.4.2 缺陷二氧化钛及其应用 |
1.5 磁性层状双氢氧化物复合材料 |
1.6 过硫酸盐体系及其应用 |
1.7 基于遗传算法优化的人工神经网络模型 |
1.8 研究目的、研究内容与创新点 |
1.8.1 研究目的 |
1.8.2 研究内容与创新点 |
1.9 技术路线 |
第二章 试验材料、仪器与方法 |
2.1 试验材料与表征 |
2.1.1 试验药品 |
2.1.2 TiO_(2-x)制备 |
2.1.3 磁性TiO_(2-x)/LDH制备 |
2.1.4 材料表征 |
2.2 试验仪器与方法 |
2.2.1 试验仪器 |
2.2.2 试验方法 |
2.3 分析方法 |
2.4 计算方法 |
第三章 DBD-NTP协同TiO_(2-x)降解水中NOR效能和机理研究 |
3.1 引言 |
3.2 结果与讨论 |
3.2.1 TiO_(2-x)材料表征 |
3.2.2 协同催化效应分析 |
3.2.3 NOR降解影响因素和动力学分析 |
3.2.4 p H值、电导率和TOC的变化分析 |
3.2.5 协同催化机理研究 |
3.2.6 TiO_(2-x)的循环使用性能分析 |
3.2.7 NOR降解产物及降解路径分析 |
3.3 本章小结 |
第四章 DBD-NTP协同磁性TiO_(2-x)/LDHs活化过硫酸盐降解水中NOR效能和机理研究 |
4.1 引言 |
4.2 结果与讨论 |
4.2.1 协同催化效应分析 |
4.2.2 磁性TiO_(2-x)/Mg-Al LDH材料表征 |
4.2.3 NOR降解影响因素和动力学分析 |
4.2.4 pH值、电导率和TOC变化分析 |
4.2.5 协同催化机理研究 |
4.2.6 磁性TiO_(2-x)/Mg-Al LDH的磁性与循环使用性能分析 |
4.2.7 NOR降解产物及降解路径分析 |
4.3 本章小结 |
第五章 基于人工神经网络模型的NOR降解率预测研究 |
5.1 引言 |
5.2 基于遗传算法优化的人工神经网络模型的构建 |
5.3 基于遗传算法优化的人工神经网络模型的确定与预测 |
5.3.1 基于遗传算法优化的人工神经网络模型的确定 |
5.3.2 模型预测结果分析 |
5.4 多因素变化时NOR降解仿真及分析 |
5.5 本章小结 |
第六章 结论与展望 |
6.1 结论 |
6.2 展望 |
参考文献 |
攻读硕士学位期间的学术活动与成果 |
参与课题 |
发表的学术论文 |
所获奖项 |
(3)氧化钛复合材料的结构精确调控及其光催化性能研究(论文提纲范文)
摘要 |
ABSTRACT |
第一章 绪论 |
1.1 引言 |
1.2 光解水和光电解水的原理 |
1.2.1 光解水产氢 |
1.2.2 光电解水 |
1.3 TiO_2材料光催化性能的提高 |
1.3.1 光吸收 |
1.3.2 表面化学反应 |
1.3.3 电子空穴对分离 |
1.4 本论文的选题思路和研究内容 |
第二章 多孔TiO_2的缺陷调控及其光催化性能的研究 |
2.1 多孔模板对原子层沉积生长TiO_2的影响 |
2.1.1 引言 |
2.1.2 实验部分 |
2.1.3 结果与分析 |
2.2 多孔TiO_2的氧缺陷原位调控及其光催化性能的研究 |
2.2.1 引言 |
2.2.2 实验部分 |
2.2.3 分析和讨论 |
2.3 本章小结 |
第三章 Cu掺杂还原TiO_2薄膜的光催化性能研究 |
3.1 引言 |
3.2 实验部分 |
3.2.1 材料与试剂 |
3.2.2 TiO_2薄膜的制备 |
3.2.3 金属Cu膜的沉积制备 |
3.2.4 材料表征手段 |
3.2.5 光电化学测试 |
3.2.6 密度泛函理论计算 |
3.3 结果与讨论 |
3.3.1 样品的表征 |
3.3.2 样品的光电催化性能研究 |
3.3.3 第一性原理机理探究 |
3.4 本章小结 |
第四章 CoO_x/TiO_2多层膜异质结及电子输运的研究 |
4.1 引言 |
4.2 实验部分 |
4.2.1 材料与试剂 |
4.2.2 TiO_2和TiO_2/CoTiO_3薄膜的制备 |
4.2.3 材料表征手段 |
4.2.4 光电化学测试 |
4.2.5 密度泛函理论计算 |
4.3 结果与讨论 |
4.3.1 材料的表征 |
4.3.2 材料光电性能表征 |
4.3.3 DFT计算电子结构变化 |
4.4 本章小结 |
第五章 总结与展望 |
5.1 全文总结 |
5.2 展望 |
参考文献 |
致谢 |
在学期间发表的学术论文与取得的其他研究成果 |
(4)新型铁基催化剂的制备及其低温NH3选择性催化还原NOx研究(论文提纲范文)
摘要 |
ABSTRACT |
英文缩写对照表 |
主要符号表 |
1 绪论 |
1.1 研究背景与意义 |
1.1.1 氮氧化物的来源和危害 |
1.1.2 氮氧化物的排放现状 |
1.1.3 固定源氮氧化物控制技术 |
1.2 NH_3-SCR催化剂研究进展 |
1.2.1 贵金属催化剂 |
1.2.2 金属氧化物催化剂 |
1.2.3 分子筛催化剂 |
1.2.4 金属-有机框架催化剂 |
1.3 NH_3-SCR反应机理研究进展 |
1.3.1 负载型钒基催化剂NH_3-SCR反应机理 |
1.3.2 非钒基氧化物催化剂NH_3-SCR反应机理 |
1.4 本文主要研究思路及内容 |
1.4.1 本文的主要研究思路及意义 |
1.4.2 本文的主要研究内容 |
1.4.3 本文的技术路线 |
2 Fe-V复合氧化物催化剂低温NH_3-SCR性能及构效关系研究 |
2.1 引言 |
2.2 实验部分 |
2.2.1 实验材料和仪器 |
2.2.2 催化剂制备方法 |
2.2.3 催化剂活性评价 |
2.2.4 催化剂表征方法 |
2.2.5 密度泛函理论(DFT)计算 |
2.3 实验结果 |
2.3.1 催化剂的NH_3-SCR性能 |
2.3.2 催化剂的结构解析 |
2.3.3 催化剂的表面性质研究 |
2.3.4 反应物吸附原位DRIFTS研究 |
2.4 讨论 |
2.5 本章小结 |
3 Fe-V复合氧化物催化剂NH_3-SCR反应机理及动力学研究 |
3.1 引言 |
3.2 实验部分 |
3.2.1 实验材料和仪器 |
3.2.2 催化剂的制备 |
3.2.3 催化剂动力学性能评价 |
3.2.4 催化剂表征方法 |
3.3 实验结果 |
3.3.1 不同温度吸附态物种研究 |
3.3.2 低温条件下NH_3-SCR反应机理研究 |
3.3.3 高温条件下NH_3-SCR反应机理研究 |
3.3.4 O_2在NH_3-SCR反应中的作用 |
3.4 讨论 |
3.4.1 反应物吸附 |
3.4.2 反应机理探讨 |
3.4.3 反应动力学研究 |
3.5 本章小结 |
4 Fe-V复合氧化物催化剂温度驱动的结构演变及构效关系研究 |
4.1 引言 |
4.2 实验部分 |
4.2.1 实验材料和仪器 |
4.2.2 催化剂制备 |
4.2.3 催化剂活性评价 |
4.2.4 催化剂表征方法 |
4.3 实验结果 |
4.3.1 催化剂的结构解析 |
4.3.2 催化剂的表面性质研究 |
4.3.3 反应物吸附原位DRIFTS研究 |
4.3.4 催化剂的NH_3-SCR性能 |
4.4 讨论 |
4.4.1 构效关系探讨 |
4.4.2 活性组分功能探讨 |
4.5 本章小结 |
5 高分散Fe-Mn/Ti催化剂低温NH_3-SCR性能及活性增强机制研究 |
5.1 引言 |
5.2 实验部分 |
5.2.1 实验材料和仪器 |
5.2.2 催化剂制备方法 |
5.2.3 催化剂活性评价 |
5.2.4 催化剂表征方法 |
5.3 结果与讨论 |
5.3.1 催化剂的NH_3-SCR性能 |
5.3.2 催化剂的结构性质 |
5.3.3 催化剂的表面性质 |
5.3.4 催化剂活性增强机制研究 |
5.4 本章小结 |
6 结论与展望 |
6.1 结论 |
6.2 创新点 |
6.3 展望 |
参考文献 |
作者简介 |
攻读博士学位期间科研项目及科研成果 |
致谢 |
(5)高比表面积金红石TiO2的制备及其高温稳定性研究(论文提纲范文)
摘要 |
abstract |
第一章 绪论 |
1.1 引言 |
1.2 金红石二氧化钛的主要性质 |
1.2.1 金红石二氧化钛的晶体结构 |
1.2.2 金红石二氧化钛的物理性质 |
1.2.3 金红石二氧化钛的化学性质 |
1.3 金红石型纳米二氧化钛的制备方法 |
1.4 金红石型纳米二氧化钛的改性研究 |
1.4.1 金红石纳米二氧化钛的掺杂改性 |
1.4.2 金红石纳米二氧化钛的材料复合 |
1.5 金红石纳米二氧化钛在工业催化中的应用 |
1.6 课题研究目的与内容 |
1.6.1 研究目的与意义 |
1.6.2 研究内容 |
1.6.3 技术路线 |
1.6.4 本文创新点 |
第二章 样品制备和表征方法 |
2.1 实验试剂及设备 |
2.2 样品制备实验过程及流程图 |
2.2.1 水热法制备金属离子掺杂金红石纳米TiO2 |
2.2.2 低温均匀沉淀法制备TiO_2-SiO_2复合型纳米粉末 |
2.2.3 溶胶-凝胶法制备TiO_2-SiO_2复合型纳米粉末 |
2.2.4 催化剂制备 |
2.3 样品测试和性能表征方法 |
2.3.1 粉末X射线衍射仪(XRD) |
2.3.2 场发射扫描电子显微镜(SEM) |
2.3.3 紫外-可见漫反射光谱(UV-vis DRS) |
2.3.4 比表面积与孔径分析仪 |
2.3.5 傅里叶变换红外光谱仪(FTIR) |
2.3.6 激光拉曼光谱仪(Raman) |
2.3.7 X射线光电子能谱(XPS) |
2.3.8 X射线荧光光谱仪(XRF) |
2.3.9 H_2程序升温还原(H_2-TPR) |
2.3.10 O_2程序升温脱附(O_2-TPD) |
2.3.11 催化剂HCl催化氧化活性评价 |
第三章 水热法制备金属离子掺杂金红石纳米TiO2 |
3.1 引言 |
3.2 金红石纳米TiO_2的结构及稳定性 |
3.2.1 N_2 物理吸附-脱附分析 |
3.2.2 XRD分析 |
3.2.3 SEM分析 |
3.3 金属离子掺杂对纳米TiO_2结构和形貌的影响 |
3.3.1 BET比表面积分析 |
3.3.2 XRD分析 |
3.3.3 SEM分析 |
3.4 金属离子掺杂对纳米TiO_2高温稳定性的影响 |
3.4.1 BET比表面积分析 |
3.4.2 XRD分析 |
3.4.3 SEM分析 |
3.4.4 UV-vis DRS分析 |
3.5 本章小结 |
第四章 低温均匀沉淀法制备TiO_2-SiO_2纳米复合物 |
4.1 引言 |
4.2 合成条件对TiO_2-SiO_2纳米复合物的影响 |
4.2.1 TiO_2/SiO_2原料比例的影响 |
4.2.2 TiOCl_2 浓度的影响 |
4.2.3 TiO_2-SiO_2纳米复合物的稳定性 |
4.3 TiO_2-SiO_2纳米复合物的结构与半导体性质 |
4.3.1 SEM分析 |
4.3.2 FTIR分析 |
4.3.3 Raman分析 |
4.3.4 UV-vis DRS分析 |
4.4 本章小结 |
第五章 溶胶-凝胶法制备TiO_2-SiO_2复合型纳米粉末 |
5.1 引言 |
5.2 合成条件对TiO_2-SiO_2纳米复合粒子的影响 |
5.2.1 TiO_2含量的影响 |
5.2.2 TiO_2-SiO_2纳米复合物的稳定性 |
5.3 TiO_2-SiO_2纳米复合物的结构与半导体性质 |
5.3.1 SEM分析 |
5.3.2 FTIR分析 |
5.3.3 UV-vis DRS分析 |
5.4 本章小结 |
第六章 高温稳定性TiO_2-SiO_2纳米复合物在HCl催化氧化反应中的应用 |
6.1 引言 |
6.2 TiO_2-SiO_2复合物载体合成方法对催化剂性能的影响 |
6.2.1 低温均匀沉淀法TiO_2-SiO_2复合物负载RuO_2催化剂的性能 |
6.2.2 溶胶-凝胶法TiO_2-SiO_2复合物负载RuO_2催化剂的性能 |
6.3 催化剂结构与性能分析 |
6.3.1 催化剂结构与性能分析 |
6.3.2 H_2-TPR分析 |
6.3.3 O_2-TPD分析 |
6.3.4 UV-Vis DRS分析 |
6.3.5 XPS分析 |
6.4 本章小结 |
第七章 结论与展望 |
7.1 结论 |
7.2 展望 |
致谢 |
参考文献 |
攻读学位期间参加科研情况及获得的学术成果 |
(6)原子层沉积结合微波退火制备锐钛矿型TiO2薄膜及光学性能研究(论文提纲范文)
摘要 |
Abstract |
第一章 绪论 |
1.1 引言 |
1.2 TiO_2结构与性质 |
1.2.1 TiO_2的晶体结构 |
1.2.2 TiO_2的能带结构 |
1.2.3 TiO_2的光学性质 |
1.3 锐钛矿型TiO_2薄膜的应用 |
1.3.1 光催化技术中的应用 |
1.3.2 锂离子电池中的应用 |
1.3.3 染料敏太阳电池中的应用 |
1.3.4 钙钛矿太阳电池中的应用 |
1.4 锐钛型TiO_2薄膜的制备方法 |
1.4.1 溶胶-凝胶法 |
1.4.2 水热法 |
1.4.3 磁控溅射法 |
1.4.4 化学气相沉积法 |
1.5 TiO_2薄膜退火处理 |
1.6 本论文的选题依据与研究内容 |
1.6.1 选题依据 |
1.6.2 研究内容 |
第二章 实验材料与设备 |
2.1 实验材料 |
2.2 实验试剂与原料 |
2.3 锐钛矿型TiO_2薄膜的制备设备 |
2.4 性能表征设备 |
第三章 原子层沉积锐钛矿型TiO_2薄膜及性能分析 |
3.1 引言 |
3.2 原子层沉积不同厚度的锐钛矿型TiO_2薄膜及其性能分析 |
3.2.1 实验方法 |
3.2.2 结果与讨论 |
3.3 快速光热退火对P型硅片衬底上TiO_2薄膜的性能影响 |
3.3.1 实验方法 |
3.3.2 结果与讨论 |
3.4 快速光热退火对石英玻璃衬底上TiO_2薄膜的性能影响 |
3.4.1 实验方法 |
3.4.2 结果与讨论 |
3.5 本章小结 |
第四章 微波退火对不同衬底上TiO_2薄膜的性能影响 |
4.1 引言 |
4.2 微波退火对P型硅片衬底上TiO_2薄膜的性能影响 |
4.2.1 实验方法 |
4.2.2 结果与讨论 |
4.3 微波退火对石英玻璃衬底上TiO_2薄膜的性能影响 |
4.3.1 实验方法 |
4.3.2 结果与讨论 |
4.4 本章小结 |
第五章 总结与展望 |
5.1 结论 |
5.2 创新点 |
5.3 展望 |
参考文献 |
攻读硕士学位期间的研究成果和获奖情况 |
致谢 |
(7)硫酸-盐酸体系中钛液水解行为基础研究(论文提纲范文)
摘要 |
Abstract |
符号说明 |
第1章 引言 |
1.1 研究背景 |
1.2 钛资源概述 |
1.3 二氧化钛生产技术概况 |
1.3.1 硫酸法 |
1.3.2 氯化法 |
1.3.3 盐酸法 |
1.3.4 碱熔盐法 |
1.4 钛液水解工艺概况 |
1.4.1 评价钛液的指标 |
1.4.2 水解工艺影响因素 |
1.5 水解机理概况 |
1.5.1 钛溶液中可能存在的钛结构 |
1.5.2 硫酸体系中钛水解机理 |
1.5.3 盐酸体系中钛水解机理 |
1.5.4 钛水解动力学研究概况 |
1.5.5 钛水解热力学研究概况 |
1.6 偏钛酸洗涤和煅烧工艺 |
1.6.1 偏钛酸水洗 |
1.6.2 偏钛酸漂洗 |
1.6.3 偏钛酸盐处理 |
1.7 本论文研究目的及研究内容 |
1.7.1 研究目的 |
1.7.2 研究内容 |
第2章 混酸体系钛液水解调控 |
2.1 前言 |
2.2 实验部分 |
2.2.1 实验材料 |
2.2.2 实验方法 |
2.2.3 分析表征方法 |
2.3 实验结果与结论 |
2.3.1 压力对混酸体系钛液水解过程的影响 |
2.3.2 温度对混酸体系钛液水解过程的影响 |
2.3.3 钛浓度对混酸体系钛液水解过程的影响 |
2.3.4 钛液中酸浓度对混酸体系钛液水解过程的影响 |
2.3.5 钛液中Cl~-:SO_4~(2-)摩尔比例对混酸体系钛液水解过程的影响 |
2.3.6 铝盐对混酸体系钛液水解过程的影响 |
2.3.7 钠盐对混酸体系钛液水解过程的影响 |
2.3.8 分散剂对混酸体系钛液水解过程的影响 |
2.4 小结 |
第3章 混酸体系钛液水解机理 |
3.1 前言 |
3.2 实验部分 |
3.2.1 实验材料 |
3.2.2 实验方法 |
3.2.3 分析表征方法 |
3.2.4 计算方法 |
3.3 实验结果与结论 |
3.3.1 混酸体系钛液常压水解过程机理 |
3.3.2 Cl~-:SO_4~(2-)摩尔比例影响下的混酸体系钛液水解机理 |
3.3.3 温度及钛浓度影响下的混酸体系钛液水解机理 |
3.3.4 铝离子影响下的混酸体系钛液水解机理 |
3.4 小结 |
第4章 混酸体系处理含钙钛矿钛渣工艺 |
4.1 前言 |
4.2 实验部分 |
4.2.1 实验材料 |
4.2.2 实验方法 |
4.2.3 分析表征方法 |
4.3 实验结果与结论 |
4.3.1 混酸体系处理高炉渣制备富钛料 |
4.3.2 混酸体系处理含钙钛矿钛渣 |
4.4 小结 |
第5章 混酸体系偏钛酸制备锐钛矿型TiO_2 |
5.1 前言 |
5.2 实验部分 |
5.2.1 实验材料 |
5.2.2 实验方法 |
5.2.3 分析表征方法 |
5.3 实验结果与讨论 |
5.3.1 混酸体系偏钛酸热重分析 |
5.3.2 混酸体系偏钛酸不同温度煅烧结果 |
5.3.3 杂质离子对混酸体系偏钛酸煅烧产物的影响 |
5.3.4 混酸体系煅烧产物TiO_2颜料性能 |
5.4 小结 |
第6章 结论与展望 |
6.1 结论 |
6.2 创新性 |
6.3 展望 |
参考文献 |
致谢 |
作者简历及攻读学位期间发表的学术论文与研究成果 |
(8)热稳定型单原子催化剂的可控合成及其应用研究(论文提纲范文)
摘要 |
ABSTRACT |
第一章 绪论 |
1.1 催化概述 |
1.2. 纳米颗粒催化剂概述 |
1.3 单原子催化剂概述 |
1.4 单原子催化剂的合成方法 |
1.4.1 质量分离-软着陆法 |
1.4.2 原子层沉积法 |
1.4.3 湿化学法 |
1.4.4 高温裂解法 |
1.4.5 高温迁移法 |
1.4.6 电化学合成法 |
1.4.7 其他合成方法 |
1.5 单原子催化剂的表征方法 |
1.5.1 扫描隧道显微镜(STM) |
1.5.2 高角环形暗场-扫描透射电子显微镜(HAADF-STEM) |
1.5.3 X射线吸收光谱(XAFS) |
1.5.4 傅立叶红外吸收光谱(FTIR) |
1.5.5 其他检测方法 |
1.6 单原子催化剂的应用 |
1.6.1 氧化反应 |
1.6.2 加氢反应 |
1.6.3 水气转换反应 |
1.6.4 电催化反应 |
1.7 论文的研究思路和内容 |
参考文献 |
第二章 表面挖掘效应稳定的Ni单原子催化剂及其甲烷氧化性能研究 |
2.1 引言 |
2.2 实验部分 |
2.2.1 实验原料 |
2.2.2 样品制备 |
2.2.3 仪器测试 |
2.2.4 甲烷氧化测试 |
2.2.5 理论计算 |
2.3 分析与讨论 |
2.4 本章小结 |
参考文献 |
第三章 氮掺杂碳热原子化策略制备的热稳定型单原子催化剂及其氢化性能研究 |
3.1 引言 |
3.2 实验部分 |
3.2.1 实验原料 |
3.2.2 样品制备 |
3.2.3 仪器测试 |
3.2.4 氢化反应测试 |
3.2.5 理论计算 |
3.3 分析与讨论 |
3.4 本章小结 |
参考文献 |
第四章 阳离子交换诱导的热稳定型单原子催化剂及其苯氧化性能研究 |
4.1 引言 |
4.2 实验部分 |
4.2.1 实验原料 |
4.2.2 样品制备 |
4.2.3 仪器测试 |
4.2.4 苯氧化测试 |
4.2.5 理论计算 |
4.3 分析与讨论 |
4.4 本章小结 |
参考文献 |
第五章 负压热解诱导的高度可接触型单原子催化剂及其氧还原性能研究 |
5.1 引言 |
5.2 实验部分 |
5.2.1 实验原料 |
5.2.2 样品制备 |
5.2.3 仪器测试 |
5.2.4 氧还原性能测试 |
5.2.5 锌-空气电池性能测试 |
5.2.6 理论计算 |
5.3 讨论与分析 |
5.4 本章小结 |
参考文献 |
第六章 总结与展望 |
致谢 |
在读期间发表的学术论文和荣誉奖励(2017-2020) |
(9)TiO2光催化过程中生成活性物质的选择性研究(论文提纲范文)
摘要 |
abstract |
第一章 绪论 |
1.1 光催化降解有机染料是废水治理的高效途径 |
1.2 半导体光催化降解机理 |
1.3 几种常见的光降解催化体系 |
1.3.1 ZnO基半导体催化剂 |
1.3.2 CdS基半导体催化剂 |
1.3.3 TiO_2 基半导体催化剂 |
1.4 选择性TiO_2 光催化降解国内外研究现状 |
1.5 本文主要研究的内容 |
第二章 TiO_2催化剂的晶相组成的与性能的表征 |
2.1 实验仪器 |
2.2 催化剂的结构识别与表征 |
2.3 催化剂的光学性能 |
2.4 催化剂的氮吸附性能 |
2.5 结论 |
第三章 基于TiO_2 表面结构调控光催化降解的选择性 |
3.1 前言 |
3.2 实验部分 |
3.2.1 实验试剂及仪器 |
3.2.2 MB和 MO的光催化降解活性的测定 |
3.2.3 MB和 MO光催化降解过程中的活性物质的检测 |
3.2.4 荧光分光光度法表征TiO_2 固定O_2~(·-) |
3.2.5 X射线电子能谱表征Ti2p |
3.2.6 顺磁共振波谱检测单线态氧 |
3.3 结果与讨论 |
3.3.1 光催化降解MB和 MO的活性 |
3.3.2 活性物质对光催化降解MB和 MO的影响 |
3.3.3 TiO_2 固定O_2~(·-)选择性光催化降解机理 |
3.4 结论 |
第四章 通氧协同光催化降解TXP-10 表面活性剂的机理研究 |
4.1 引言 |
4.2 实验部分 |
4.2.1 实验试剂和仪器 |
4.2.2 光催化实验 |
4.2.3 活性物质捕捉实验 |
4.2.4 抗沉淀性能测试 |
4.2.5 红外光谱(FT-IR)监测TXP-10 的降解过程 |
4.3 结果与讨论 |
4.3.1 不同催化剂对TXP-10 降解率的影响 |
4.3.2 NBT鉴定光照条件下O_2~(·-)的生成 |
4.3.3 通氧对TXP-10 降解率的影响 |
4.3.4 活性物质分析 |
4.3.5 光照强度的影响 |
4.3.6 抗沉淀性能 |
4.3.7 反应机理途径 |
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 |
攻读学位期间取得的科研成果 |
(10)特定聚合物导向介孔材料的合成与应用(论文提纲范文)
摘要 |
abstract |
第1章 绪论 |
1.1 介孔材料的简介 |
1.2 介孔材料的合成方法 |
1.2.1 软模板法 |
1.2.2 硬模板法 |
1.2.3 无模板法 |
1.3 介孔材料的分类 |
1.3.1 介孔硅基材料 |
1.3.2 介孔碳材料 |
1.3.3 介孔金属氧化物材料 |
1.3.4 介孔金属 |
1.4 介孔材料的应用 |
1.4.1 锂离子电池 |
1.4.2 锂硫电池 |
1.4.3 气体传感 |
1.4.4 催化 |
1.4.5 吸附与分离 |
1.5 选题的目的与意义 |
1.6 本论文所使用的表征仪器和型号 |
参考文献 |
第2章 聚合物导向自组装策略合成超高比表面积的介孔金属氧化物 |
2.1 引言 |
2.2 实验部分 |
2.2.1 实验试剂 |
2.2.2 实验步骤 |
2.2.3 光催化活性测试 |
2.2.4 光电化学性质测试 |
2.3 结果与讨论 |
2.3.1 聚合物导向自组装法合成介孔TiO_2 及其结构和形貌表征 |
2.3.2 合成机理研究 |
2.3.3 普适性研究 |
2.3.4 介孔TiO_2 的光催化性能研究 |
2.4 本章小结 |
参考文献 |
第3章 晶体结构可调的介孔TiO_2同质异形体的可控合成及其光催化水裂解制氢性能研究 |
3.1 引言 |
3.2 实验部分 |
3.2.1 实验试剂 |
3.2.2 实验步骤 |
3.2.3 光催化活性测试 |
3.2.4 光电化学性质测试 |
3.3 结果与讨论 |
3.3.1 TiO_2 同质异形体的晶体结构和介观结构表征 |
3.3.2 介孔TiO_2 同质异形体的光催化性能研究 |
3.3.3 光催化机理研究 |
3.3.4 三相TiO_2 的能带结构及其可能的电荷转移方式 |
3.4 本章小结 |
参考文献 |
第4章 大规模无溶剂方法学合成介孔材料 |
4.1 引言 |
4.2 实验部分 |
4.2.1 实验试剂 |
4.2.2 实验步骤 |
4.2.3 电化学性质测试 |
4.3 结果与讨论 |
4.3.1 无溶剂自组装策略批量合成介孔材料及其结构和形貌表征 |
4.3.2 合成机理研究 |
4.3.3 普适性研究 |
4.3.4 电化学性能研究 |
4.4 本章小结 |
参考文献 |
第5章 聚合物辅助的调幅分解策略合成相互连通的等级孔聚阴离子型材料及其钠离子电池性能研究 |
5.1 引言 |
5.2 实验部分 |
5.2.1 实验试剂 |
5.2.2 实验步骤 |
5.2.3 电化学性质测试 |
5.3 结果与讨论 |
5.3.1 3DP-NVP@C的结构和形貌表征 |
5.3.2 合成机理研究 |
5.3.3 普适性研究 |
5.3.4 电化学性能研究 |
5.4 本章小结 |
参考文献 |
第6章 结论与展望 |
作者简介 |
博士在读期间所获奖励 |
攻读博士学位期间发表的论文 |
致谢 |
四、纳米锐钛矿型TiO_2的高温Raman光谱研究(论文参考文献)
- [1]TiO2/MnFe2O4纳米纤维的制备及光催化性能研究[D]. 张佳佳. 西安建筑科技大学, 2021(01)
- [2]等离子体协同改性TiO2/磁性LDH/过硫酸盐降解诺氟沙星机理研究[D]. 潘立军. 合肥工业大学, 2021(02)
- [3]氧化钛复合材料的结构精确调控及其光催化性能研究[D]. 杨帆. 中国科学技术大学, 2020(01)
- [4]新型铁基催化剂的制备及其低温NH3选择性催化还原NOx研究[D]. 牟金成. 大连理工大学, 2020
- [5]高比表面积金红石TiO2的制备及其高温稳定性研究[D]. 韦萌. 西安石油大学, 2020(10)
- [6]原子层沉积结合微波退火制备锐钛矿型TiO2薄膜及光学性能研究[D]. 杨德威. 云南师范大学, 2020(01)
- [7]硫酸-盐酸体系中钛液水解行为基础研究[D]. 田铭. 中国科学院大学(中国科学院过程工程研究所), 2020
- [8]热稳定型单原子催化剂的可控合成及其应用研究[D]. 周煌. 中国科学技术大学, 2020(01)
- [9]TiO2光催化过程中生成活性物质的选择性研究[D]. 贾群鹏. 河北大学, 2020(08)
- [10]特定聚合物导向介孔材料的合成与应用[D]. 熊海龙. 吉林大学, 2020(08)