tio2agag2o复合纳米材料制备及其光催化性能研究(附件)
近年来，由于随着生活水平的提高，环境污染和能源枯竭问题的解决成为越来越多人关注的一个焦点。大大小小的研究和实验数据表明，解决环境污染问题最有希望的途径，莫过于使用光催化剂，其在一定条件下能对有毒污染物进行降解。只有这样，才能实现环境的无污染，资源的再生和再利用。本论文的实验研究采用的是水热合成法制备TiO2纳米材料，然后通过还原反应在TiO2纳米材料表面制备Ag，再通过氧化反应在TiO2纳米材料表面制备Ag2O，并对所制备的TiO2纳米材料及其复合材料进行了表征。通过实验现象和实验数据分析得出，TiO2纳米复合材料的光催化性能比制备的单一半导体TiO2纳米材料作为光催化剂原材料时会更高效。关键词 环境污染，能源枯竭，TiO2纳米材料，水热合成法，光催化
目 录
1 绪论 1
1．1 研究背景 1
1．2 关于纳米二氧化钛 1
1.2.1 纳米二氧化钛的基本介绍 1
1.2.2 纳米二氧化钛的制备方法 3
1.2.3 TiO2/ Ag/Ag2O复合纳米材料的介绍 5
1．3 关于光催化 6
1.3.1 光催化的基本介绍 6
1.3.2 光催化技术机理 6
1．4 关于纳米二氧化钛光催化剂 8
1.4.1 纳米二氧化钛晶体结构与光催化活性的关系 8
1.4.2 纳米二氧化钛在光催化方面的应用 8
1.4.3 纳米二氧化钛在光催化方面的发展历程及未来方向 10
1．5 论文选题研究的目的和意义 10
2 实验部分 11
2．1 实验仪器设备与主要化学试剂 11
2.1.1 实验仪器设备 11
2.1.2 主要化学试剂 11
2．2 制备光催化纳米材料 12
2.2.1 制备TiO2纳米材料 12
2.2.2 制备TiO2/Ag复合纳米材料 14
2.2.3 制备TiO2/Ag/Ag2O复合纳米材料 15
2.2.4 光催化实验 16
3 实验结果分析与讨论 17
*好棒文|www.hbsrm.com +Q: &351916072&
3．1 TiO2纳米材料表征 17
3.1.1 扫描电镜分析 17
3.1.2 能谱分析 18
3．2 TiO2/Ag复合纳米材料表征 19
3.2.1 扫描电镜分析 19
3.2.2 能谱分析 19
3．3 TiO2/Ag/Ag2O复合纳米材料表征 20
3.3.1 扫描电镜分析 20
3.3.2 能谱分析 21
3．4 TiO2、TiO2/Ag、TiO2/Ag/Ag2O形貌对比分析 22
3．5 光催化实验结果分析 23
结论 24
致谢 25
参 考 文 献 26
1 绪论
1．1 研究背景
地球上的万物需要生存和发展，就离不开能源的供给，而且随着社会经济与环境日新月异的变化，对能源的需求也在逐渐增加，但到目前为止，人类的主要能源来源依旧是一些不可再生的自然资源，比如煤炭、石油、天然气等等。而且，人们不管是在开采、取用、输送还是转化不可再生资源原材料的过程中，每个环节给环境带来的污染都是极大的。人类正处在有害污染物的威胁下，采用旧式的物化法和生物法都对它们没有什么很大的作用，最终导致一系列问题，各种各样的自然灾害：沙尘暴、温室效应、酸雨等将接踵而来，由此所造成的损失是无论如何也挽回不了的。与此同时，环境受到污染，对人类身心健康的影响也是非常负面的。你听，人类生存危机的警报声已经敲响。所以，既要适应社会经济快速发展的节奏，又要防止自然环境不受污染，保护人类生存的家园，还要缓解能源的枯竭，这些已成为人类目前应对的世界性难题，开发利用高效能降解复合染料的光催化剂已经刻不容缓。
值得一提的是，在逐渐壮大的研究团队努力下，光催化剂的研究取得了重大的进步。在该实验中首先探究的是以二氧化钛为原材料的光催化剂，二氧化钛因为其无二次污染、高效的催化活性、无毒性、价格低廉，还有十分稳定的催化性能，一直被视为最有发展前景的，是被研究较多次数的，到目前为止的研究领域还未有其他能超越它的光催化剂。然而，在做实验的过程中发现，如果仅仅是使用二氧化钛这种单一的半导体材料作为光催化剂的原材料，只能简单促进有机染料的降解，其体现的催化性能往往没有制备的载有贵金属元素Ag或其氧化物的复合材料来的高效[1, 2]。因此，在光催化领域中，新型的、高效能的光催化剂怎么制备与如何表征成为其中的一个核心问题，就好比叶绿素在植物光合过程中所起到的作用，是光催化技术应用与发展的现状下，不可缺少的，也是至关重要的因素[3]。
1．2 关于纳米二氧化钛
1.2.1 纳米二氧化钛的基本介绍
二氧化钛，英文名Titanium(IV) oxide，其化学分子式是TiO2，分子量为79.83，从密度的角度分析，其相对较小，拥有大比表面积，属于两性氧化物，形状呈粉末状或固状，颜色为白色，熔点高，粘附力非常强，且透明度低，但光泽度好，不容易因为环境问题而引起化学变化，还能遮挡紫外线，其具有的纳米结构是一种无机功能材料，这些纳米粒子不仅是优良的，而且具有较高的附加值，尺寸超级小，颗粒直径大概在1纳米到100纳米之间[4]，需要用电子显微镜这样精密的仪器设备进行观察，用人的肉眼是无法识别的。
纳米二氧化钛光催化剂具有着以下几个特点：无刺激性气味、无毒性、无二次污染、高效的催化活性、低成本，还有十分稳定的催化性能。TiO2的晶体组织构成和表面性质，晶体直径，还有形貌特征对光催化剂的催化性能从某种程度上来说是有很大影响的。作为n型半导体之一的金属氧化物，迄今为止，形成了各种各样的晶体结构，包括三种主要类型：金红石晶体(Rutile)、锐钛矿晶体(Anatase)和板钛矿晶体（Brookite)[5]，但由于板钛矿晶体的晶胞过于不致密，体积太大，结构也太复杂，很少应用在实验研究中，所以在此就以日常生活中的最常见，应用较广泛的金红石晶体(Rutile)和锐钛矿晶体(Anatase)这两种结构作为典例。
目 录
1 绪论 1
1．1 研究背景 1
1．2 关于纳米二氧化钛 1
1.2.1 纳米二氧化钛的基本介绍 1
1.2.2 纳米二氧化钛的制备方法 3
1.2.3 TiO2/ Ag/Ag2O复合纳米材料的介绍 5
1．3 关于光催化 6
1.3.1 光催化的基本介绍 6
1.3.2 光催化技术机理 6
1．4 关于纳米二氧化钛光催化剂 8
1.4.1 纳米二氧化钛晶体结构与光催化活性的关系 8
1.4.2 纳米二氧化钛在光催化方面的应用 8
1.4.3 纳米二氧化钛在光催化方面的发展历程及未来方向 10
1．5 论文选题研究的目的和意义 10
2 实验部分 11
2．1 实验仪器设备与主要化学试剂 11
2.1.1 实验仪器设备 11
2.1.2 主要化学试剂 11
2．2 制备光催化纳米材料 12
2.2.1 制备TiO2纳米材料 12
2.2.2 制备TiO2/Ag复合纳米材料 14
2.2.3 制备TiO2/Ag/Ag2O复合纳米材料 15
2.2.4 光催化实验 16
3 实验结果分析与讨论 17
*好棒文|www.hbsrm.com +Q: &351916072&
3．1 TiO2纳米材料表征 17
3.1.1 扫描电镜分析 17
3.1.2 能谱分析 18
3．2 TiO2/Ag复合纳米材料表征 19
3.2.1 扫描电镜分析 19
3.2.2 能谱分析 19
3．3 TiO2/Ag/Ag2O复合纳米材料表征 20
3.3.1 扫描电镜分析 20
3.3.2 能谱分析 21
3．4 TiO2、TiO2/Ag、TiO2/Ag/Ag2O形貌对比分析 22
3．5 光催化实验结果分析 23
结论 24
致谢 25
参 考 文 献 26
1 绪论
1．1 研究背景
地球上的万物需要生存和发展，就离不开能源的供给，而且随着社会经济与环境日新月异的变化，对能源的需求也在逐渐增加，但到目前为止，人类的主要能源来源依旧是一些不可再生的自然资源，比如煤炭、石油、天然气等等。而且，人们不管是在开采、取用、输送还是转化不可再生资源原材料的过程中，每个环节给环境带来的污染都是极大的。人类正处在有害污染物的威胁下，采用旧式的物化法和生物法都对它们没有什么很大的作用，最终导致一系列问题，各种各样的自然灾害：沙尘暴、温室效应、酸雨等将接踵而来，由此所造成的损失是无论如何也挽回不了的。与此同时，环境受到污染，对人类身心健康的影响也是非常负面的。你听，人类生存危机的警报声已经敲响。所以，既要适应社会经济快速发展的节奏，又要防止自然环境不受污染，保护人类生存的家园，还要缓解能源的枯竭，这些已成为人类目前应对的世界性难题，开发利用高效能降解复合染料的光催化剂已经刻不容缓。
值得一提的是，在逐渐壮大的研究团队努力下，光催化剂的研究取得了重大的进步。在该实验中首先探究的是以二氧化钛为原材料的光催化剂，二氧化钛因为其无二次污染、高效的催化活性、无毒性、价格低廉，还有十分稳定的催化性能，一直被视为最有发展前景的，是被研究较多次数的，到目前为止的研究领域还未有其他能超越它的光催化剂。然而，在做实验的过程中发现，如果仅仅是使用二氧化钛这种单一的半导体材料作为光催化剂的原材料，只能简单促进有机染料的降解，其体现的催化性能往往没有制备的载有贵金属元素Ag或其氧化物的复合材料来的高效[1, 2]。因此，在光催化领域中，新型的、高效能的光催化剂怎么制备与如何表征成为其中的一个核心问题，就好比叶绿素在植物光合过程中所起到的作用，是光催化技术应用与发展的现状下，不可缺少的，也是至关重要的因素[3]。
1．2 关于纳米二氧化钛
1.2.1 纳米二氧化钛的基本介绍
二氧化钛，英文名Titanium(IV) oxide，其化学分子式是TiO2，分子量为79.83，从密度的角度分析，其相对较小，拥有大比表面积，属于两性氧化物，形状呈粉末状或固状，颜色为白色，熔点高，粘附力非常强，且透明度低，但光泽度好，不容易因为环境问题而引起化学变化，还能遮挡紫外线，其具有的纳米结构是一种无机功能材料，这些纳米粒子不仅是优良的，而且具有较高的附加值，尺寸超级小，颗粒直径大概在1纳米到100纳米之间[4]，需要用电子显微镜这样精密的仪器设备进行观察，用人的肉眼是无法识别的。
纳米二氧化钛光催化剂具有着以下几个特点：无刺激性气味、无毒性、无二次污染、高效的催化活性、低成本，还有十分稳定的催化性能。TiO2的晶体组织构成和表面性质，晶体直径，还有形貌特征对光催化剂的催化性能从某种程度上来说是有很大影响的。作为n型半导体之一的金属氧化物，迄今为止，形成了各种各样的晶体结构，包括三种主要类型：金红石晶体(Rutile)、锐钛矿晶体(Anatase)和板钛矿晶体（Brookite)[5]，但由于板钛矿晶体的晶胞过于不致密，体积太大，结构也太复杂，很少应用在实验研究中，所以在此就以日常生活中的最常见，应用较广泛的金红石晶体(Rutile)和锐钛矿晶体(Anatase)这两种结构作为典例。
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