【正文】 738 [17] 方曉明，瞿金清，陳煥欣 .液相沉淀法制備納米粉體 .中國陶瓷， 2021， 37(5)： 39 [18] 雷閆盈，俞行 .均勻沉淀法制備納米二氧化鈦工藝條件研究 .無機鹽工業(yè)， 2021， 33(2)： 3 [19] 吳迎春，徐章法 .液相法制備納米 TiO2 微粒的研究進展 .鹽城工學院學報， 2021， 14(4)：26 [20] 張巖峰，魏雨，武瑞濤 .納米 TiO2粉體的制各及應用進展 .功能材料， 2021， 31(4)： 354 [21] ， ， Synthesis of nanomersized TiO2 particles by microemulsion method，NanoStructure Matcrials， 1999， 11(5)： 663 唐 山 學 院 畢 業(yè) 設 計 24 [22] 金海巖，黃長河 .用 MOCVD 方法生長二氧化鈦膜的研究 .半導體學報， 1997， 18(2)： 97102 [23] 羅瑾，周靜，祖延兵 .電沉積二氧化鈦納米微粒膜光電化學性能和表面形貌研究 .高等學?；瘜W學報， 1998， 19(9)： 14541457 [24] Chun He， Ya Xiong， Jian Chen， Changhong Zha， etal,Photoelectroehemical Performance of AgTiO2/ITO film and Photoelectrocatalitic towards the oxidation the of anic Pollutants， Photoblol， A Chem 2021， 148： 365374 [25] Hirano K， Asayama H， Hoshino A， etal， Metal Powder addition effect on the Photocatalytic reactions and Photogenerated electrie charge collected at an inert electrode in aqueous TiO2 suspensions， Photoehem Photobio A,， 110： 307311 [29] 吳海寶，董曉來 .太陽能 TiO2非均相光催化氧化染料污水脫色研究 .。呂老師淵博的知識、嚴謹求實的治學態(tài)度、獨到新穎的見解和積極樂觀的工作精神時刻在潛移默化中影響著我，令我受益頗多。 01 2 3 4反應次數吸光度A0130 50 70 90 110 130時間/min吸光度A載銀二氧化鈦 二氧化鈦唐 山 學 院 畢 業(yè) 設 計 21 4 結論 本文采用溶膠 凝膠法，以鈦酸丁酯為基本原料，制備了穩(wěn)定的 TiO2溶膠。由反 應原理及實驗結果可見 , AgNO3溶液與 Na2CO3溶液以化學主量比加入時所制得的 AgTiO2光催化活性最高。 從光催化反應機理可知 ,在光生電子 空穴中 ,只有發(fā)生電荷分離的那部分電子和空穴對于光催化氧化反應才是有效的。 （ 2） 在磁力攪拌下加入 AgTiO2（控制含量為 1g/L），持續(xù)攪拌 5min。因此，本文采 用光催化還原法合成負載有貴金屬銀的高活性光催化劑 AgTiO2。所以必須選擇合適的攪拌速度 [42]。所以本試驗把反應水分散到含有負催化劑的 pH 值調節(jié)劑和占醇總量 1/3 的無水乙醇中形成混合液 (A液 ),再把混合液逐滴滴入 B 液 (鈦酸丁酯、占醇總量 2/3 的無水乙醇和抑制劑的混合液 )中 ,水解反應速度可得到較好的控制 ,水解縮聚物能更均勻地分散在乙醇中 ,形成穩(wěn)定的溶膠體系 [42]。 實驗步驟 以鈦酸丁酯為鈦源、無水乙醇為溶劑、冰乙酸為抑制劑。其基唐 山 學 院 畢 業(yè) 設 計 14 本原理是 [2224]：將鈦醇鹽或鈦的無機鹽水解直接形成溶膠或經解凝膠形成溶膠，然后使溶質聚合凝膠化，再 將凝膠干燥、焙燒，最后得到 TiO2粉體。負載在催化劑上的金屬粒子能夠消除電子，防止催化劑帶電及電子與空穴復合，從而提高催化劑的光催化活性。還原反應機理可由下列方程式來表示 [37,39]： TiO2 + hv → h + + e (115) 4h+ + 2 H2O → 4H + +O2 (116) TiO2(h+ + e ) → TiO 2 (117) Ag+ + e → Ag (118) 總反應式為： 2T iOhv2 42 2 OHAgOHAg ????? ??? ??? (119) 此方法將 Ag直接沉積在 TiO2顆粒表面上，由于光分布的均勻性而 使 Ag在 TiO2表面上能均勻分布。所以，在 Ag/TiO Pd/TiO2光催化劑存在的懸浮液反應比普通 TiO2懸浮液具有更好的氧化分解效率 [37]。目前，常被用來修飾 TiO2催化劑的惰性金屬有 Ag、 Pt、 Pd、 Au、Ru、 Rh 等。半導體 半導體復合時，由于不同能級半導體之間光生載唐 山 學 院 畢 業(yè) 設 計 10 流子的輸運和分離，可以提高系統(tǒng)的電荷分離效果， 擴展其光譜相應范圍 [31]。OH，提高光催化的效率。它是通過電化學加壓使電荷分離，具體方法是將 TiO2薄膜覆蓋在光學透明電極上作為陽極，鉑絲為陰極，飽和甘汞 電極為參比電極，構成化學電池。 提高 TiO2 光催化活性的途徑 半導體光催化氧化的機理可以看出，影響光催化效率的重要因素之一是光生電子 空穴對的復合。再以有機溶劑除去附著在表面的油和表面的活性劑。這種方法的優(yōu)點是可以避免濃度不均 勻現象，獲得均勻、致密的納米粒子。 液相法是生產各種氧化物顆粒的主要方法。概括來一說，有以下方法：低壓氣體蒸發(fā)法、濺射法、鈦醇鹽氣相水解法等。 O2 ) 以及 O2 (15) 唐 山 學 院 畢 業(yè) 設 計 6 H2O + OH (12) H2O + h+ (vb) → TiO2 光催化原理 自 1972 年日本科學家 Fujishima 和 Honda 首先發(fā)現 [14]：在光電池中光輻射 TiO2可持續(xù)發(fā)生水的氧化還原反應，從而揭開了光催化氧化研究具有劃時代意義的一頁。銳鈦 礦結構是由 TiO6八面體共邊組成，實際上可以看作是一種四面體結構。與電荷向吸附物中遷移進行競爭的是電子和空穴的復合過程。當能量大于或等于能隙的光 (hv≧ Eg)照射到半導體時，半導體光催化劑吸收光，產生光生電子 光生空穴對。 p 型半導體是受主接受半導體價帶電子，形成以空穴為多子的結構 [1]。 由于這是一項新興的處理技術，發(fā)達國家研究較早，我國在這方面起步較晚，因此對這門技術的深入研究和產業(yè)化就顯得尤為重要。例如 ，物理法中的用活性炭對有毒物質進行吸附，這種方法只是把污染物從一相轉移到另一相，污染物本身并沒有得到徹底降解，吸附污染物之后的活性炭的處理也是個問題；而化學法常涉及到使用化學藥劑，在化學反應過程中對污染物進行氧化或者還原降解，改變污染物的形態(tài)，將它們變成無毒或微毒的新物質、或者轉化成容易與水分離的形態(tài)，從而達到處理的目的。 AgTiO2。 唐 山 學 院 畢 業(yè) 設 計 設計題目： 載銀光催化劑 AgTiO2的制備及光催化性能研究 系 別： 環(huán)境與化學工程系 班 級： 06 化工 （ 1） 班 姓 名： 指 導 教 師： 2021 年 6 月 17 日 載銀光催化劑 AgTiO2 的制備及光催化性能研究 摘 要 半導體光催化氧化是一種新型的 光化學反應方法，由于它對多種有機物具有無選擇性氧化降解，對貴金屬離子具有還原沉積作用，因而在化學反應、催化劑制備、水處理技術等領域具有廣闊的應用前景。 photochemical precipitation。 雖然我國對各種廢水的治理做了許多有益的工作，但治理能力的增長還遠趕不上水體污染速度的增長，其原因是多方面的，其中治理技術落后是主要原因之一，目前我國傳統(tǒng)的廢水處理方法按作用原理可分為物理法、化學法和生物法三大類。專家們預言光催化氧化法是將來處理各類廢水最有效的方法之一。 n 型和 p 型半導體屬于摻雜半導體， n 型半導體是施主向半導體導帶輸送電子，形成以電子為多子的結構。半導體禁帶寬度一般在 。這樣，半導體被激發(fā)產生的光生電子或光生空穴才能給基態(tài)的吸附分子。這兩類晶體結構的差別在于各自不同的八面體的扭曲和八面體的組裝模式。這可能是由于銳鈦礦型 TiO2 與金紅石型TiO2以一定比例共存時，相當于兩種半導體復合，可使光生空穴和電子發(fā)生有效分離，從而減少其復合幾率。 OH + h+ (vb) → O2 + e → OH)，超氧離子自由基 (氣相法的特點是粉體純度高、顆粒尺寸小、顆粒團聚少、組分更易控制。因而目前制備納米 TiO2光催化劑多數還是采用液相法。該方法中加入溶液的沉淀劑不立刻與沉淀組分發(fā)生反應，而是通過化學反應使沉淀物在整個溶液中緩慢生成。隨后超速離心，使納米微分與微乳液分離。因此，制備具有高效率的固定的，在可見光條件下具備較高活性的 TiO2 材料將是光催化發(fā)展進一步走向實用化的必然趨勢。 光電催化 光電催化是利用電化學來輔助光催化過程，也是一種減少電子 空穴對復合的有效方法。由于金屬離子對電子的爭奪，減少了 TiO2中光生電子和空穴復合的幾率，從而產生更多的 (3)與其他物質復合 TiO2 與其他的物質復合，組成復合型半導體，可以分為半導體 半導體復合物和半導體 絕緣體復合物。電子在金屬上的富集，相應減小了 TiO2表 面電子密度，從而抑制了電子和空穴的復合，另外還可以降低還原反應的超電壓，提高 TiO2的光催化活性。正因為肖特基勢壘成為俘獲激發(fā)電子的有效陷阱，光生載流子被分離，從而抑制了電子和空穴的復合 [36]。 唐 山 學 院 畢 業(yè) 設 計 11 光催化還原法是指含 Ag+水溶液與 TiO2 顆粒形成懸浮液，在紫外燈的照射下TiO2吸收帶隙能，產生電子 空穴對，在光生電子作用下使 Ag+在 TiO2表面進行還原反應，被還原的金屬銀直接沉積在 TiO2顆粒表面上，形成良好的復合負載體。半導體表面貴金屬沉積是提高半導體光催化劑活性的一種有效方法。 實驗原理 溶膠凝膠法是近年來被科研工作者廣泛采用的制備 TiO2納米粒子的方法?？刂谱茻郎囟龋涂傻玫讲煌偷?TiO2。 通過試驗發(fā)現 ,向前驅物的乙醇溶液中加水太快或一次性加入 ,則鈦酸丁酯的水解速度過快 ,水解生成的聚合物來不及溶于乙醇而直接發(fā)生快速縮聚反應 ,試驗過程中會有大量的塊狀絮凝物生成 ,得不到穩(wěn)定的透明溶膠。但是強有力的攪拌會破壞形成凝膠過程中的網絡結構 ,延遲凝膠的形成。這是目前制備負載銀 TiO2 光催化劑一種比較好的方法 [30]。 AgTiO2 光催化活性測定 （ 1） 用量筒量取含量為 6mg/L 的亞甲基藍反應液 500ml 于 1000ml 燒杯中。對于每 ,當硝酸銀溶液用量小于 7mL時 , AgTiO2的光催化活性隨 AgNO3溶液用量的增加而增強；當硝酸銀溶液用量大于 7mL時 , AgTiO2的光催化活性隨硝酸銀用量的增加而減弱；硝酸銀用 量為 7mL時光催化劑的催化活性最高。 圖 32 Na2CO3與 AgNO3溶液體積比對 AgTiO2催化活性的影響 從圖中可以看出 ,當 AgNO3溶液 溶液與 Na2CO3溶液的比例為 2∶ 1時 ,所制得的AgTiO2光催化活性最高 ,隨著二者比例的增大 , AgTiO2光催化活性逐漸降低。 圖 34 AgTiO2與 TiO2 光催化活性比較 從圖 34 中可以看出， AgTiO2的光催化活性明顯高于 TiO2。 首先，我要感謝我的指導老師呂燕老師，從論文選題、實驗方案設計、數據分析到論文撰寫及修改老師都給予了全面、細致的指導。 郭少康 2021 年 6 月 于唐山學院 唐 山 學 院 畢 業(yè) 設 計 23 參考文獻 [