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(guān)鍵性問題。本文針對光催化技術(shù)在實際應(yīng)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(jié)構(gòu)的表征，同時探討

2、合成材料的反應(yīng)過程與機理，具體研究內(nèi)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(jié)構(gòu)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(jié)構(gòu)方面的表征，結(jié)果表明電子束輻照水解法反應(yīng)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(jié)構(gòu)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(jié)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(chǔ)上考察催化活性最佳材料的重復催化性能，結(jié)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(yīng)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(yīng)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(chǎn)生的）發(fā)揮了重要作用；通過對比水解法結(jié)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