fe3mos6ns共掺杂tio2聚苯胺复合物的制备表征及性能研究(附件)【字数：13444】
TiO2作为催化剂，其本身没有毒性、成本低廉、具有高效的光催化活性和良好的化学稳定性。在光催化领域中已被广泛采用。但是由于其本身禁带宽度相对较大，限制了它的应用前景。所以，本篇论文将采用硫酸钛水解制备TiO2，再以硫脲为氮源和硫源对制备的TiO2进行氮、硫元素的掺杂。同时，聚苯胺可见光吸收性相对较好，并且聚苯胺的禁带宽度相对较窄，拥有稳定的化学性质。通过光催化实验证明聚苯胺与N-S共掺杂TiO2复合后可提高N-S共掺杂TiO2的光催化活性。在上述条件的基础上，加入一定浓度的Fe3MoS6。通过光催化实验说明可以Fe离子和Mo离子的加入阻碍TiO2光生电子和空穴的复合，改善复合材料的光催化活性。根据实验我们得出最佳配比的三者复合材料。然后我们通过扫描电镜，X射线衍射，红外等方法对这种复合物的形貌，结构，化学性质进行表征，以便我们分析。关键词: 催化剂；TiO2；聚苯胺；Fe3MoS6；复合材料
目录
第一章 绪论 1
1.1 论文研究背景 1
1.2 TiO2 2
1.2.1 TiO2的概述 2
1.2.2 TiO2的应用 2
1.2.3 TiO2的结构及催化机理 4
1.2.4 TiO2的改性 5
1.2.5 TiO2的制备方法 6
1.3聚苯胺 7
1.3.1聚苯胺概述 7
1.3.2聚苯胺的特性及应用 8
1.3.3聚苯胺的制备方法 10
1.3.4无机材料复合材料/聚苯胺的制备方法 11
1.4 Fe3MoS6 12
1.4.1 Fe3MoS6对NS共掺杂TiO2的光催化活性影响 12
第二章 Fe3MoS6/NS共掺杂TiO2/聚苯胺复合物的制备和表征 14
2.1 实验仪器和试剂 14
2.2 复合催化剂Fe3MoS6/NS共掺杂TiO2/聚苯胺的制备 15
2.2.1 制备 NS共掺杂TiO2 15
2.2.2 聚苯胺的制备 15
2.2.3 Fe3MoS6的制备 15
2.2.4 NS共掺杂TiO2/聚苯胺的制备 15
*好棒文|www.hbsrm.com +Q: @351916072@
2.2.5 Fe3MoS6/NS共掺杂TiO2/聚苯胺的制备 16
2.3 复合催化剂Fe3MoS6/NS共掺杂TiO2/聚苯胺的表征 16
2.3.1 SEM（扫描电镜） 16
2.3.2 红外光谱分析 18
2.3.3 XRD分析 19
第三章 Fe3MoS6/NS共掺杂TiO2/聚苯胺的光催化性能和电化学
性能 20
3.1 实验仪器和试剂 20
3.2 实验过程 20
3.3 数据处理 21
3.3.1 光催化实验数据分析 21
3.3.2 电化学实验数据分析 23
结论 24
参考文献 25
致谢 28
第一章 绪论
1.1 论文研究背景
随着现代社会的发展，全球性的环境污染和能源危机的问题越来越严重，如何能高效地利用太阳能来治理全球性的环境污染这一课题已引起世界各个国家的广泛关注。半导体氧化物光催化技术，因其本身能高效地利用太阳能，并且能耗十分低、反应条件简单、容易操作、没有二次污染。特别是，对难降解的有机污染物具有很好的氧化降解性质，因此它已成为全球性的环境污染控制和治理方面的研究热点。大部分工业废水中含有颜料和染料可引起严重的环境污染，对于这一污染问题引起了有关部门的注意。在过去的几十年里，光催化在环境保护的领域中受到了很大的关注。在各种光催化剂中，TiO2已被广泛采用，由于其没有毒性、成本低廉、具有高效的光催化活性和稳定性。但是TiO2的实际应用需要处理的主要缺点：TiO2纳米粒子容易团聚，因为TiO2的高表面能量，不利于光催化反应；通过常规的物理方法（包括离心和过滤），这可能会造成材料损失，降低TiO2纳米颗粒的利用率。因此，迫切需要开发出具有高效的光催化活性的TiO2光催化剂。NS离子掺杂的TiO2光催化剂，在可见光照射下催化活性显示出较高水平。半导体光催化已经成为控制水污染或空气污染物潜在的主流方法。在众多的半导体材料中，TiO2已被证明是最合适环境应用的光催化剂。由于其没有毒性、成本低廉、高效的光催化活性和稳定的性质。但是，单纯的TiO2宽的带隙(3.2 eV)决定了其只能被紫外光激发，而这部分光仅占整个太阳光谱的4%。因此，TiO2转变为可见光区域的光响应该能提高其光催化活性。此外，通过TiO2掺杂各种贵金属、非金属离子，可减少TiO2的光生电子与空穴的复合，并且延长其在可见光区域的光吸收能力。有报道称，氮掺杂TiO2可以提高光催化活性和亲水性。这是因为TiO2本身的禁带宽度可以由这些非金属元素掺杂，是拓宽TiO2光响应范围的有效手段。氮元素掺杂的阴离子取代TiO2晶格氧。同时S原子可作为阳离子取代Ti离子掺杂TiO2光催化剂中。硼或硫掺杂TiO2也减少其禁带宽度，然后将其光学响应转移到可见光区域。不可否认的是，非金属元素掺杂TiO2光催化剂逐渐成为一个研究热点，它为高效利用太阳能的发展或日光引起的光催化材料打开了一个新的突破口。TiO2由于其催化性能好，化学性质稳定，对人体无毒无害。所以在目前发展来看是有机污染物降解的最广泛并且最实用的光催化剂。最近，C，N，S，F，B离子掺杂的TiO2光催化剂，在可见光照射下催化活性显示出较高水平。这些非金属元素的掺杂已经被证明是可以明显提高TiO2光催化活性的。本文采用较为简单的水热法制备NS共掺杂TiO2。用较低廉的材料Ti(SO4)2为钛源，硫脲作为氮源和硫源。这种方法可以有效地掺杂到TiO2晶体中的硫和氮元素。本方法制备的TiO2具有良好的结晶相和小晶粒尺寸，有利于热稳定性和光催化活性。而聚苯胺的高导电率能促进TiO2的电子跃迁和减少电子和空穴的复合时间。从而，促进TiO2的光催化活性。聚苯胺本身的催化活性相对TiO2也是比较理想的，所以这两种物质的复合，一定能充分利用太阳能，减少资源浪费， 因此聚苯胺/ TiO2纳米复合材料制备和应用成为人们研究的热点。如何最大限度的发挥出这两种物质的光催化活性是本篇论文的研究重点，同时，金属离子在适当浓度下的复合也能促进TiO2的电子跃迁和减少电子和空穴的复合时间，促进TiO2的光催化活性。所以本文主要研究Fe3MoS6/NS共掺杂TiO2/聚苯胺复合物的光催化活性，并对复合物的物相组成，形貌特征，以及复合物表面性质等进行了表征。
目录
第一章 绪论 1
1.1 论文研究背景 1
1.2 TiO2 2
1.2.1 TiO2的概述 2
1.2.2 TiO2的应用 2
1.2.3 TiO2的结构及催化机理 4
1.2.4 TiO2的改性 5
1.2.5 TiO2的制备方法 6
1.3聚苯胺 7
1.3.1聚苯胺概述 7
1.3.2聚苯胺的特性及应用 8
1.3.3聚苯胺的制备方法 10
1.3.4无机材料复合材料/聚苯胺的制备方法 11
1.4 Fe3MoS6 12
1.4.1 Fe3MoS6对NS共掺杂TiO2的光催化活性影响 12
第二章 Fe3MoS6/NS共掺杂TiO2/聚苯胺复合物的制备和表征 14
2.1 实验仪器和试剂 14
2.2 复合催化剂Fe3MoS6/NS共掺杂TiO2/聚苯胺的制备 15
2.2.1 制备 NS共掺杂TiO2 15
2.2.2 聚苯胺的制备 15
2.2.3 Fe3MoS6的制备 15
2.2.4 NS共掺杂TiO2/聚苯胺的制备 15
*好棒文|www.hbsrm.com +Q: @351916072@
2.2.5 Fe3MoS6/NS共掺杂TiO2/聚苯胺的制备 16
2.3 复合催化剂Fe3MoS6/NS共掺杂TiO2/聚苯胺的表征 16
2.3.1 SEM（扫描电镜） 16
2.3.2 红外光谱分析 18
2.3.3 XRD分析 19
第三章 Fe3MoS6/NS共掺杂TiO2/聚苯胺的光催化性能和电化学
性能 20
3.1 实验仪器和试剂 20
3.2 实验过程 20
3.3 数据处理 21
3.3.1 光催化实验数据分析 21
3.3.2 电化学实验数据分析 23
结论 24
参考文献 25
致谢 28
第一章 绪论
1.1 论文研究背景
随着现代社会的发展，全球性的环境污染和能源危机的问题越来越严重，如何能高效地利用太阳能来治理全球性的环境污染这一课题已引起世界各个国家的广泛关注。半导体氧化物光催化技术，因其本身能高效地利用太阳能，并且能耗十分低、反应条件简单、容易操作、没有二次污染。特别是，对难降解的有机污染物具有很好的氧化降解性质，因此它已成为全球性的环境污染控制和治理方面的研究热点。大部分工业废水中含有颜料和染料可引起严重的环境污染，对于这一污染问题引起了有关部门的注意。在过去的几十年里，光催化在环境保护的领域中受到了很大的关注。在各种光催化剂中，TiO2已被广泛采用，由于其没有毒性、成本低廉、具有高效的光催化活性和稳定性。但是TiO2的实际应用需要处理的主要缺点：TiO2纳米粒子容易团聚，因为TiO2的高表面能量，不利于光催化反应；通过常规的物理方法（包括离心和过滤），这可能会造成材料损失，降低TiO2纳米颗粒的利用率。因此，迫切需要开发出具有高效的光催化活性的TiO2光催化剂。NS离子掺杂的TiO2光催化剂，在可见光照射下催化活性显示出较高水平。半导体光催化已经成为控制水污染或空气污染物潜在的主流方法。在众多的半导体材料中，TiO2已被证明是最合适环境应用的光催化剂。由于其没有毒性、成本低廉、高效的光催化活性和稳定的性质。但是，单纯的TiO2宽的带隙(3.2 eV)决定了其只能被紫外光激发，而这部分光仅占整个太阳光谱的4%。因此，TiO2转变为可见光区域的光响应该能提高其光催化活性。此外，通过TiO2掺杂各种贵金属、非金属离子，可减少TiO2的光生电子与空穴的复合，并且延长其在可见光区域的光吸收能力。有报道称，氮掺杂TiO2可以提高光催化活性和亲水性。这是因为TiO2本身的禁带宽度可以由这些非金属元素掺杂，是拓宽TiO2光响应范围的有效手段。氮元素掺杂的阴离子取代TiO2晶格氧。同时S原子可作为阳离子取代Ti离子掺杂TiO2光催化剂中。硼或硫掺杂TiO2也减少其禁带宽度，然后将其光学响应转移到可见光区域。不可否认的是，非金属元素掺杂TiO2光催化剂逐渐成为一个研究热点，它为高效利用太阳能的发展或日光引起的光催化材料打开了一个新的突破口。TiO2由于其催化性能好，化学性质稳定，对人体无毒无害。所以在目前发展来看是有机污染物降解的最广泛并且最实用的光催化剂。最近，C，N，S，F，B离子掺杂的TiO2光催化剂，在可见光照射下催化活性显示出较高水平。这些非金属元素的掺杂已经被证明是可以明显提高TiO2光催化活性的。本文采用较为简单的水热法制备NS共掺杂TiO2。用较低廉的材料Ti(SO4)2为钛源，硫脲作为氮源和硫源。这种方法可以有效地掺杂到TiO2晶体中的硫和氮元素。本方法制备的TiO2具有良好的结晶相和小晶粒尺寸，有利于热稳定性和光催化活性。而聚苯胺的高导电率能促进TiO2的电子跃迁和减少电子和空穴的复合时间。从而，促进TiO2的光催化活性。聚苯胺本身的催化活性相对TiO2也是比较理想的，所以这两种物质的复合，一定能充分利用太阳能，减少资源浪费， 因此聚苯胺/ TiO2纳米复合材料制备和应用成为人们研究的热点。如何最大限度的发挥出这两种物质的光催化活性是本篇论文的研究重点，同时，金属离子在适当浓度下的复合也能促进TiO2的电子跃迁和减少电子和空穴的复合时间，促进TiO2的光催化活性。所以本文主要研究Fe3MoS6/NS共掺杂TiO2/聚苯胺复合物的光催化活性，并对复合物的物相组成，形貌特征，以及复合物表面性质等进行了表征。
版权保护: 本文由 hbsrm.com编辑，转载请保留链接: www.hbsrm.com/hxycl/yyhx/359.html
