ZnO-TiO2纳米复合材料的制备及光催化性能研究

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《纳米TiO2复合材料制备及其光催化性能研究》

《纳米TiO2复合材料制备及其光催化性能研究》篇一一、引言随着环境污染和能源短缺问题日益突出，光催化技术作为一种新兴的绿色环保技术，具有广泛的应用前景。

其中，纳米TiO2以其独特的光学、电学和化学性质在光催化领域表现出优异的光催化活性。

近年来，科研人员通过对纳米TiO2进行复合改性，以提高其光催化性能。

本文将探讨纳米TiO2复合材料的制备方法以及其光催化性能的研究进展。

二、纳米TiO2复合材料的制备1. 溶胶-凝胶法溶胶-凝胶法是一种常用的制备纳米TiO2复合材料的方法。

该方法通过将钛醇盐溶于有机溶剂中，经过水解、缩聚等过程形成溶胶，再经过干燥、热处理等过程得到纳米TiO2复合材料。

该方法具有制备过程简单、产物纯度高、粒径分布均匀等优点。

2. 水热法水热法是利用高温高压的水溶液作为反应介质，通过控制反应条件制备纳米TiO2复合材料的方法。

该方法具有反应温度低、产物结晶度高、形貌可控等优点。

3. 微乳液法微乳液法是一种利用微乳液体系制备纳米TiO2复合材料的方法。

该方法通过将反应物分散在微乳液体系中，形成稳定的反应体系，从而得到粒径小、分布均匀的纳米TiO2复合材料。

三、纳米TiO2复合材料的光催化性能研究1. 光催化反应原理纳米TiO2复合材料的光催化性能主要源于其光生电子和空穴的分离和转移。

当纳米TiO2受到光激发时，会产生光生电子和空穴，这些电子和空穴可以与吸附在TiO2表面的物质发生氧化还原反应，从而实现光催化作用。

2. 复合材料的光催化性能研究通过将不同种类的物质与TiO2进行复合，可以改善其光催化性能。

例如，将金属离子掺杂到TiO2中可以提高其光吸收范围和光催化活性；将非金属元素引入TiO2的晶格中可以改善其可见光响应性能；将其他半导体材料与TiO2进行复合可以形成异质结结构，从而提高光生电子和空穴的分离效率。

这些改性方法均能显著提高纳米TiO2复合材料的光催化性能。

四、实验结果与讨论以某次实验为例，我们采用溶胶-凝胶法制备了不同浓度的金属离子掺杂的纳米TiO2复合材料，并对其光催化性能进行了研究。

ZnO／TiO2纳米管复合材料的制备及其光催化性能

ｃａａｔｒｚｄｙｔｅｈｒｃｅｉｅｂｈＸＲＤ，ＴＥＭａｄＵＶ－ｓｅｈｏｏｉｓＴｈｐｏｏａａｙｉｃｉｉｏｈｏｏｉｎＶｉｔｃｎｌｇｅ．ｅｈｔｃｔｌｔｃａｔｔｖｙｆｔｅｃｍｐｓｔｅｍａｅｉｌｗｉｈｕｕａｔｕｔｒａｄｈｇｅｓｅｉｃｒａａｂｅｅｔｄｎｈｄｃｍｐｓｂｅｕｓｒｔｔｒａｓｔｔｂｌｒｓｒｃｕｅｎｉｈｒｐｃｆａｅｈｓｅｎｔｓｅｏｔｅｅｏｏａｌｓｂｔａｅｉｍｅｈｌｎｌｅｕｄｒＵＶ－ｉｈｎｕｌｈｌｕｎｔｏｔｙｅｅｂｕｎｅｌｔａｄｓｎｉｔｉｍｉａｉｎ．Ｔｈｅｕｔｎｔｅｄｇａａｉｎｏｔｙｅｅｂｕｇｇｌｅｒｓｌｓｉｈｅｒｄｔｆｍｅｈｌｎｌｅｏ
Ｖ０．４１２。Ｎｏ２．
Ｍａｙ．２０７０
ＺＯ／ｉ纳米管复合材料的制备ｎＴＯ２
及其光催化性能
彭秧，林瑞，原长洲侯
（疆大学化学化工学院应用化学研究所，疆乌鲁木齐８０４）新新３０６
维普资讯
第２４卷第２期
２Байду номын сангаас 年５０７月
新疆大学学报（自然科学版）
ＪｕｎｌｆｉｊｎｉｅｓｙＮｔｒｌｃｎｅＥｉｏ）ｏｒａｏｎｉｇＵｎｖｒｉ（ａｕａＳｉｃｄｔｎＸａｔｅｉ

《纳米TiO2复合材料制备及其光催化性能研究》

《纳米TiO2复合材料制备及其光催化性能研究》篇一摘要：本文旨在研究纳米TiO2复合材料的制备工艺及其光催化性能。

通过不同的制备方法，成功合成了一系列纳米TiO2复合材料，并对其结构、形貌及光催化性能进行了系统性的研究。

实验结果表明，所制备的纳米TiO2复合材料具有良好的光催化性能，为进一步推动其在环境治理、污水处理等领域的应用提供了理论依据和实验支持。

一、引言随着环境污染问题的日益严重，光催化技术因其高效、环保的特性受到了广泛关注。

纳米TiO2作为一种重要的光催化材料，因其良好的化学稳定性、无毒性及高催化活性而备受青睐。

然而，纯TiO2的光催化效率仍存在一定局限性，如光生电子与空穴的复合率高、光谱响应范围窄等。

为了提高其光催化性能，研究人员开始致力于开发纳米TiO2复合材料。

二、纳米TiO2复合材料的制备1. 材料选择与准备本实验选用钛源、表面活性剂及其他添加剂等原材料，经过提纯和干燥处理后备用。

2. 制备方法采用溶胶-凝胶法、水热法或化学气相沉积法等方法，通过控制反应温度、时间及添加剂的种类和用量等参数，成功制备了不同形貌和结构的纳米TiO2复合材料。

三、材料结构与形貌分析1. X射线衍射（XRD）分析通过XRD分析，确定了所制备的纳米TiO2复合材料的晶体结构，证实了TiO2的成功合成及其与复合材料的结合。

2. 扫描电子显微镜（SEM）及透射电子显微镜（TEM）分析利用SEM和TEM观察了所制备的纳米TiO2复合材料的形貌、尺寸及分布情况，为进一步分析其光催化性能提供了基础。

四、光催化性能研究1. 光催化实验装置与方法采用紫外-可见分光光度计等设备，设置适当的光源和反应条件，对所制备的纳米TiO2复合材料进行光催化性能测试。

2. 结果与讨论通过对比不同条件下样品的催化性能，发现所制备的纳米TiO2复合材料具有较高的光催化活性。

同时，探讨了复合材料中各组分之间的相互作用及其对光催化性能的影响。

纳米级ZnO—TiO2复合粉体的制备及其性能研究

和ＩＲ测试手段对纳米级的粉体结构和形貌进行研究，结果表明，通过控制反应条件可得到粒径为１０
～
４ｎ的复合粉体。利用紫外— — 可见分光光度计检测所得样品的吸收紫外线性能，发现所得纳米０ｍ
ｚＯＴＯ复合粉体的紫外吸收性能高于纳米ＴＯ及市售微米级钛白粉，且纳米ＺＯ—ＴＯｎ — ｉ２ｉ２ｎｉ２复合粉体的紫外吸收随粒径的减小而加强。
１实验１１试剂、仪器和测试．
实验所用ＺＣ、ＴＣ４Ｈ・２、Ｈ１ｎ１ｉ１２、Ｎ３ＨＯＣ均为分析纯。ｘ射线衍射分析是用日本岛津ｘＤ型ｘ射线衍射仪测定，ｃ一１ｕ靶，管压４Ｋ０Ｖ，管流３ｍ０Ａ；透射电镜使用日ＪＭＣ２０透射电子显微镜测定，电镜样品是将ｚ０ｉ在乙醇中超声分散制本Ｅ－Ｘ０ｎ一ＴＯ得；红外光谱分析采用Ｎｅｌ，０分析仪测定，Ｋｒｉｅ５ｏｔ６Ｂ压片；紫外可见光谱吸收由Ｈ５紫外可见光Ｐ８３４度计测定。１２纳米ｚＯｉ２．ｎ —ＴＯ的制备
的方法，制得了粒径约０３０５．．６～．ｐｍ的球状ｚＯｉｎ —ＴＯ复合粉体。林元华、袁方利等采用预先制备纳米级金红石ＴＯ１～０ｍ）再将纳米ＴＯ微粉分散在（Ｈ）Ｃ，ｉ（０６ｎ，ｉＮＯ溶液中，进一步将ｚ以ｎＺＣｎＯ的形式沉淀出来，于３００ ℃煅烧２，制得纳米级ＺＯ— ｉ２ｈｎＴＯ复合粉体。我们以ＺＣ２ｉ１Ｊｎ１、ＴＣ４为原料，用共沉淀法合成了ｚｌ—ＴＯ复合粉体，并对不同条件下到的复合粉体的紫外吸收性能进ＩＯｉ行了研究。

纳米ZnO复合光催化剂的制备及光催化性能

右时，光催化降解率最高，Ｈ，Ｏ浓度为０．９ｇ／Ｌ时，光催化率可达１００％，且光催化降解率随纳米复合材料用量
增加而增大，以及比较对去离子水和井水配制甲基橙溶液光催化性能。
化降解甲基橙溶液。实验过程中采用重铬酸钾法测定催化过程前后甲基橙的ＣＯＤ值，通过ＵＶ检测确定以
该纳米复合材料为催化剂，在不同条件下对甲基橙的光催化降解率。结果表明：甲基橙溶液在ｐＨ值在５左
ＹＵＹｉｗｕ
（ＣｅｎｔｒｅＴｅｓｔｉｎｇＩｎＴｅｒｎａｔｉｏｎＮａｌ（Ｓｕｚｈｏｕ）ＣＯ．，ＬＴＤ，ｉｆａｎ￣ｕ２１５０００）
Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｉｎｔｈｅｔｈｅｓｉｓ，Ｗａｎｏ—ＺｎＯ／ｍｉｃａｃｏｍｐｏｓｉｔｅｓｗａｓｐｒｅｐａｒｅｄｂｙｉｏｎｅｘｃｈａｎｇｅｍｅｔｈｏｄ．ｐｒｅｐａｒａｔｉｏｎｏｆｎａｎｏ—ＺｎＯ／ｍｉｃａｃｏｍｐｏｓ — ｉｔｅｓｍａｔｅｒｉａｌｉｎｕｌｔｒａｖｉｏｌｅｔｐｈｏｔｏｃａｔａｌｙｔｉｃｄｅｇｒａｄａｔｉｏｎｏｆｍｅｔｈｙｌｏｒａｎｇｅｓｏｌｕｔｉｏｎ．ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔｌａｐｒｏｃｅｓｓｕｓｉｎｇｐｏｔａｓｓｉｕｍｄｉｃｈｒｏｍａｔｅｍｅｔｈｏｄｆｏｒｔｈｅｄｅｔｅｒｍｉｎａｔｉｏｎｏｆＣＯＤｖａｌｕｅｂｅｆｏｒｅａｎｄａｆｔｅｒｔｈｅｃａｔａｌｙｔｉｃｐｒｏｃｅｓｓｏｆｍｅｔｈｙｌｏｒａｎｇｅ．ｔｈｒｏｕｇｈｔｈｅＵＶｔｅｓｔｉｎｇｄｅｔｅｒｍｉｎｅｄｔｏｔｈｅｎａｎｏｍｅｔｅｒｃｏｍｐｏｓｉｔｅｍａｔｅｒｉａｌａｓａｃａｔａｌｙｓｔ，ｉｎｄｉｆｆｅｒｅｎｔｃｏｎｄｉｔｉｏｎｓｏｎｍｅｔｈｙｌｏｒａｎｇｅｐｈｏｔｏｃａｔａｌｙｔｉｃｄｅｇｒａｄａｔｉｏｎｒａｔｅ．Ｔｈｅｒｅｓｕｌｔｓｓｈｏｗｅｄｔｈａｔ：ｍｅｔｈｙｌｏｒ — ａｎｇｅｓｏｌｕｔｉｏｎａｔｐＨｉｎａｂｏｕｔ５，ｔｈｅｐｈｏｔｏｃａｔａｌｙｔｉｃｄｅｇｒａｄａｔｉｏｎｒａｔｅｗａｓｔｈｅｈｉｇｈｅｓｔ，Ｈ２０２ａｔｔｈｅｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｉｏｎｏｆ０．９ｇ／Ｌ，ｐｈｏｔｏｃａｔａｌｙｔｉｃｒａｔｅｃａｎｒｅａｃｈ１００％，ａｎｄｔｈｅｐｈｏｔｏｃａｔａｌｙｔｉｃｄｅｇｒａｄａｔｉｏｎｒａｔｅｗｉｔｈｔｈｅｎａｎｏｍｅｔｅｒｃｏｍｐｏｓｉｔｅｍａｔｅｒｉａｌｃｏｎｓｕｍｐｔｉｏｎｉｎｃｒｅａｓｅ，ａｓｗｅｌｌａｓｔｈｅｃｏｍｐａｒ — ｉｓｏｎｏｆｄｅｉｏｎｉｚｅｄｗａｔｅｒａｎｄｗｅｌｌｗａｔｅｒｐｒｅｐａｒａｔｉｏｎｏｆｍｅｔｈｙｌｏｒａｎｇｅｐｈｏｔｏｃａｔｌｙａｔｉｃｐｅｒｆｏｍａｒｎｃｅ．Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：Ｉｏｎｅｘｃｈａｎｇｅｍｅｔｈｏｄ；ｎａｎｏ—ＺｎＯ／Ｍｉｃａｃｏｍｐｏｓｉｔｅｓ；Ｐｈｏｔｏｃａｔａｌｙｔｉｃｄｅｒａｇｄａｔｉｏｎ；Ｍｅｔｈｙｌｏｒａｎｇｅ

ZnO-TiO_2纳米复合材料的制备及光催化性能研究

１引言
由于环境污染和微生物的危害越来越严重，因此消除环境污染物和细菌的光催化降解技术日益受到重视，逐渐发展成为目前研究较多的热门课题。并纳米ＴＯｉ因无毒、廉、化活性高、价催消毒灭菌作用见效快、耐久性好，没有二次污染而备受青睐且。但
助
能
财
抖
２１年第１期（）００２４卷１
ＺＯ— Ｏ２米复合材料的制备及光催化性能研究ｎＴｉ纳
郑红娟，志伟张琳琪彭进邹文俊张爱民赵，，，，
（．河南工业大学材料学院，１河南郑州４００；５０７
中，液中的尿素随温度升高缓慢水解，酸锌逐渐变溶醋成碱式碳酸锌沉淀，然后直接将反应前驱物温度升到４０ ∞ ℃ ，烧２，０～８煅ｈ冷却后研磨即得ＺＯＴｉ纳米ｎ — Ｏ
复合材料。
２２材料的表征与光催化性能测试．
采用Ｐｉｐｓ司的ＸＰＲ型衍射仪测定样品ｈｌｈ公ｉＥＴｘ衍射图谱，确定煅烧后粉体的物相，用Ｓｅｒｒ利ｈｒｅ公式计算样品粒径；ＪＭ一００Ｘ型透射电镜上观察在Ｅ１０Ｃ样品的形貌；用ＸＳ利ＡＭ０（ａｏ，Ｅｇａｄ型Ｘ８０Ｋｒｔｓｎｌｎ）射线光电子能谱仪测定样品的Ｘ射线光电子能谱。光催化性能测试：称取一定量材料于烧杯中，注并入２００ｍＬ浓度为２ｍｇＩ的甲基橙溶液，烧杯放入５／将超声清洗器中超声分散５ｎｍｉ。采用导气管鼓人空气使液面不断翻新，反应更完全。在室内自然光照过程

氧化锌氧化钛纳米复合材料的制备及光催化性能的研究开题报告

开题报告填表说明
1.开题报告是毕业设计（论文）过程规范管理的重要环节，是培养学生严谨务实工作作风的重要手段，是学生进行毕业设计（论文）的工作方案，是学生进行毕业设计（论文）工作的依据。

2.学生选定毕业设计（论文）题目后，与指导教师进行充分讨论协商，对题意进行较为深入的了解，基本确定工作过程思路，并根据课题要求查阅、收集文献资料，进行毕业实习（社会调查、现场考察、实验室试验等），在此基础上进行开题报告。

3.课题的目的意义，应说明对某一学科发展的意义以及某些理论研究所带来的经济、社会效益等。

4.文献综述是开题报告的重要组成部分，是在广泛查阅国内外有关文献资料后，对与本人所承担课题研究有关方面已取得的成就及尚存的问题进行简要综述，并提出自己对一些问题的看法。

5.研究的内容，要具体写出在哪些方面开展研究，要突出重点，实事求是，所规定的内容经过努力在规定的时间内可以完成。

6.在开始工作前，学生应在指导教师帮助下确定并熟悉研究方法。

7.在研究过程中如要做社会调查、实验或在计算机上进行工作，应详细说明使用的仪器设备、耗材及使用的时间及数量。

8.课题分阶段进度计划，应按研究内容分阶段落实具体时间、地点、工作内容和阶段成果等，以便于有计划地开展工作。

9.开题报告应在指导教师指导下进行填写，指导教师不能包办代替。

10.开题报告要按学生所在系规定的方式进行报告，经系主任批准后方可进行下一步的研究（或设计）工作。

液相水解法制备纳米TiO2及其光催化性能的研究

液相水解法制备纳米TiO2及其光催化性能的研究卢浩杰唐思思黄燕平陈淑琼（中南大学化学化工学院，长沙，410083）摘要：分别采用液相水解法制备了纳米TiO2粉体、掺杂ZnO纳米TiO2粉体和水热法制备了纳米TiO2粉体，并以甲基橙溶液的光催化降解为模型反应，考察所制备的TiO2纳米晶的光催化活性，并对不同溶液的光催化活性做了进一步的比较。

关键词：纳米TiO2；液相水解法；水热法；光催化性能前言半导体氧化物在光催化以及光电化学的应用是当今科学研究的热点。

纳米TiO2是N2型半导体氧化物，具有优良的光学和电学性质、化学稳定性好、成本低、安全无毒、无二次污染等优点而备受青睐，不仅用于气相以及水溶液中有机污染物的降解、除臭、自洁以及杀菌灭菌，而且应用于光-电转换。

水热法是制备氧化物纳米晶体的重要方法，是指在密闭体系中，以水为溶剂，在一定温度、水自生压力下，原始混合物进行反应，通常在不锈钢反应釜内进行。

水热法[1]与其它方法相比、具有以下特点：(1)反应在高温高压下进行，能实现常规条件下无法进行的反应；(2)通过温度、酸碱度、原料配比等条件的改变，能得到各种晶体结构、组成、形貌以及颗粒尺寸的产物；(3)可直接得到结晶良好的粉体，无须高温焙烧晶化；(4)过程污染小。

1 实验部分1.1 试剂与仪器试剂：四氯化钛，乙醇，甲基橙，氧化锌（以上试剂为分析纯），氨水，蒸馏水等。

仪器：电磁搅拌器，鼓风式恒温干燥箱（0~300℃），马弗炉，电子天平，高温反应釜，紫外反应箱，分光光度计，烧杯等实验室常用的玻璃仪器。

1.2 TiO2光催化原理TiO2属于一种n型半导体材料，它的禁带宽度为 3.2ev（锐钛矿），当它受到波长小于或等于387.5nm的光（紫外光）照射时，价带的电子就会获得光子的能量而越前至导带，形成光生电子（e-）；而价带中则相应地形成光生空穴(h+)，如图1图1 TiO2光电效应示意图如果把分散在溶液中的每一颗TiO2粒子近似看成是小型短路的光电化学电池，则光电效应应产生的光生电子和空穴在电场的作用下分别迁移到TiO2表面不同的位置。

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技术路线
查阅相关文献梳理分析所得知识设计具体实验方法，准备实验药品、材料
如未达到，则分析原因判断是否得到预期产物
进行实验
产物进行光催化降解实验
产物进行表征
实施方法
通过X射线衍射仪、红外光谱仪、差热-热重仪等通过透射电子显微镜、扫描电子显微镜等通过光催化反应仪和数据处理软件
希这些污染物难以被生物望降解
半导体光催化剂可以较有效地利用太阳能解决污染物问题。
研究背景
迄今为止，被发现有光催化活性的功能材料有：
TiOz、Zno、ZnS、CdS和 WO 等
缺陷
光响应范围窄光生载流子的复合率高量子效率低
光催化效率低
曙光
TiO2/ZnO复合材料——— 一种受人们青睐的绿色环保型光催化剂
现有制备方法： ① 一步均匀沉淀法 ② 纳米管表面修饰法 ③ 水热法制备Sm—ZnO共掺杂的 TiO：纳米粉体等
转变
发展
净化
结果
拯救者
催化反应机理
反应机理
研究价值
一：通过将二氧化钛和氧化锌复合来提高光催化性质，增大光吸收范围广、提高对太阳能利用率、降低光生载流子的复合率
二：
光催化剂在空气净化、水处理和生物学等领域中具有十分广阔的应用前景
结构表征和光催化性能的研究，撰写一篇相关的研究论文，在学术刊物上公开发表。
4
年度研究计划和进度

2016年2月~2016年4月查阅文献，确立方向

2016年4月~2016年5月学习各种实验技能，设计实验，准备药品、材料
2016年5月~2017年8月开始实验，得到产品后分析数据 2017年8月~2017年10月总结归纳实验成果，准备结题
2
研究方案：本项目主要研究
研究目标
TiO2/ZnO复合材料的制备方法及其光催化性能。
内容：成功制备（同时具备可见光活性和催化降解性能）至少18种光催化材料，对最佳性能材料进行结构表征与表观形貌分析；讨论材料的催化性能与组成、制备工艺、结构、表观状态之间的关系；撰写并发表一篇相关的研究论文。
分析
制备产物的晶型、组成
了解
制备产物的形貌、粒度制备产物的光催化性能
分析判断
3
可预期的创新性成果
研究特点：
本项目主要研究TiO2/ZnO复合材料的制备方
法及其光催化性能。
预期的创新性成果：
实物作品,公开发表的论文
通过设计和制备，提供具有较佳综合性能的
催化剂样品；
通过对 TiO2/ZnO 复合光催化材料合成研究、
请老师批评指正谢谢！
ZnO-TiO2纳米复合材料的制备及光催化性能研究
答辩人：导专师：业：
开题报告内容
1 2 3 4
选题背景研究方案可预期的创新性成果年度研究计划和进度
1
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
选题背景
环境背景各种废弃，污水的大量排放及各种化学品滥用导致了它们在环境中过度积累，它们大多都易溶于水，并且已经在地表水、地下水、污水和饮用水中被发现。

ZnO-TiO2纳米复合材料的制备及光催化性能研究

《纳米TiO2复合材料制备及其光催化性能研究》

ZnO／TiO2纳米管复合材料的制备及其光催化性能

《纳米TiO2复合材料制备及其光催化性能研究》

纳米级ZnO—TiO2复合粉体的制备及其性能研究

纳米ZnO复合光催化剂的制备及光催化性能

ZnO-TiO_2纳米复合材料的制备及光催化性能研究

氧化锌 氧化钛纳米复合材料的制备及光催化性能的研究 开题报告

液相水解法制备纳米TiO2及其光催化性能的研究

氧化锌氧化钛纳米复合材料的制备及光催化性能的研究开题报告