研究目的和意義: 目的：向二氧化鈦中加入一些金屬離子借助等離活元效應，可以提高活性。之前有文獻報道Ag-TiO2層狀或顆粒結構，這樣通過摻入金屬Ag使二氧化鈦產生晶格缺陷，在一定程度上可以提高光催化效果，但是這種晶格缺陷也會成為光生電子和空穴復合的中心，所以對光催化性能的提升并不大。因此本文采用Ag@TiO2核殼結構的納米線，這樣不僅可以使TiO2有較大長徑比結構，而且金屬核可以作為光生電子的臨時存儲地方，降低光生電子空穴的復合幾率，以此來提高光催化效果。
意義：通過這種核殼結構的Ag@TiO2納米線可以提高純TiO2的光催化效果，從而在降解污染物方面發揮更大的作用。 課題研究現狀: 目前大家都集中研究包埋染料分子的核殼結構材料，金屬、半導體材料的核殼結構具有磁性材料的核殼結構。二氧化鈦的核殼結構材料一直是金屬氧化物包埋貴金屬核殼結構材料中研究的熱點，現在大家都是通過摻雜金屬離子對二氧化鈦進行改性，使其產生晶格缺陷，這種方法在一定程度上可以提高光催化性能，但這種晶格缺陷是雙面的，它的存在又會成為電子和空穴復合的中心，使得光生載流子的利用效率變低，所以對光催化性能的提升不是很大。但是我們通過核殼結構的材料可以有效的避免這一問題，并且金屬核可以臨時儲存光生電子，降低光生電子空穴的復合機率，以此來提高光催化性能。
課題研究主要內容、實施方案及創新點: 主要內容：通過改變摻雜的Ag的含量或者鈦酸四丁酯量的條件，得到不同尺寸比例的Ag@TiO2納米線，用光降解亞甲基藍實驗來測試所制樣品的光催化性能，研究了不同尺寸比例的Ag@TiO2納米線光催化性能，從而得出最佳光催化效果的Ag@TiO2比例和Ag的含量。
實施方案：改變加入AgNO3或者鈦酸四丁酯的量得到不同比例尺寸的Ag@TiO2納米線，降解亞甲基藍比較催化效果。
創新點：單獨的二氧化鈦作為光催化材料存在這一些問題，因此向二氧化鈦中加入一些金屬離子借助等離活元效應，可以提高活性。之前別人使用Ag-TiO2層狀或顆粒結構，這樣通過摻入金屬Ag使二氧化鈦產生晶格缺陷，在一定程度上可以提高光催化效果，但是這種晶格缺陷也會成為光生電子和空穴復合的中心，所以對光催化性能的提升并不大。因此本文采用Ag@TiO2核殼結構的納米線，這樣不僅可以使TiO2有較大長徑比結構，而且金屬核可以作為光生電子的臨時存儲地方，降低光生電子空穴的復合幾率，以此來提高光催化效果。 課題進度安排: 1．2017.10.22——2017.12.1選定畢業論文課題。 2．2017.12.2—2018.1.14在指導老師幫助下調研，收集資料，進行資料分析，完成開題報告。 3.2018.1.16—2018.4.30在開題報告的基礎上進行研究和論文初稿寫作。 4.2018.5.4—2018.5.13論文撰寫完畢之后，請指導教師對初稿進行審閱，提出修改意見。根據指導教師對論文提出的修改意見進行一次修該。 5．2018.5.13—2018.5.18 在指導老師的幫助下對論文二次修改。 6．2018.5.18—2018.5.22論文交給指導老師定稿，提交答辯組。并做好答辯課件，準備答辯。 7．2018.5.23 論文評審答辯。 主要參考文獻:www.628tf.com [1] Gero L, Arthur MW. An Innovative Air Pollution Control Technology For VOC Emissions. Journal of the Air, 1991, 41(8): 1045-1054 [2]Carl AB, Kreissl JF. Water Pollution Control Technology, Mechanical Engineers. Handbook: Energy and Power, 2006 [3] Alex H. Solid waste treatment technology. Environment Science Technology, 1972, 6(5): 412–421 [4] Dai CA, Liu B, Yan LT, Liu LY. Researches and Application of Cerium as Environmental Material. Rare Metal Materials and Engineering, 2009, 38(1): 357-360 [5]Jing L,Qu Y, Wang B,etc. Review of photoluminescence performance of nano-sized semiconductor materials and its relationships with photocatalytic activity. Solar Energy Materials and Solar Cells, 2006, 90(12): 1773–1787 [6] Shapovalov VI. Nanopowders and films of titanium oxide for photocatalysis: A review. Glass Physics and Chemistry, 2010, 36(2): 121-157 [7] Lim M, Zhou Y, Wang LZ, etc. Development and potential of new generation photocatalytic systems for air pollution abatement: an overview. Asia-Pacific Journal of Chemical Engineering, 2009, 4(4): 387-402 [8] Sheng GD, Li JX , Wang SW, etc. Modification to Promote Visible-Light Catalytic Activity of TiO2. Progress Chemistry, 2009, 21(12): 2492-2504 [9]Wang GM,Ling YC, Li Y.Oxygen-deficient metal oxide nanostructures for photoelectrochemical water oxidation and other applications. Nanoscale, 2012, 4(21): 6682-6691 [10]Liu G,Wang LZ, Yang HG, etc. Titania-based photocatalysts—crystal growth, doping and heterostructuring. Journal of Materials Chemistry, 2010, 15(25): 51–61 [11]Tatsuhiko I, Kazufumi A, Yuuka Y.Photocatalytic Reduction Reaction in Air using Au Nanoparticle-Loaded TiO2.Journal of Advanced Oxidation Technologies, 2010, 13(2): 164-171 [12] Yin LX, Wang YQ, Pang GS, etc. Sonochemical Synthesis of Cerium Oxide Nanoparticles—Effect of Additives and Quantum Size Effect. Journal of Colloid and Interface Science, 2002, 246(1): 78–84 [13]Kubo Y, Sboychakov AO, Franco N, etc.Macroscopic quantum tunneling and phase diffusion in a La2-xSrxCuO4 intrinsic Josephson junction stack. Physical Review, 2012, 86(14): 144532 [14] Wuester S, Dabrowska BJ, Davis MJ. Macroscopic Quantum Self-Trapping in Dynamical Tunneling. Physical Review Letters , 2012, 109(8): 080401 [15] Zhang RY, Elzatahry AA, Al-Deyab SS, etc. Mesoporous titania: From synthesis to application. Nano Today, 2012, 7(4): 344-366 [16]Stepanov AL.Applications of ion implantation for modification of TiO2: A REVIEW. Reviews on Advanced Materials Science, 2012, 30( 2): 150-165 [17]Uzunova-Bujnova M, Kralchevska R, Milanova M,etc. Crystal structure, morphology and photocatalytic activity of modified TiO2 and of spray-deposited TiO2 films. Catalysis Today, 2010, 151(1-2): 14-20 [18]王靜靜.金屬離子改性二氧化鈦光催化性質的研究.浙江大學碩士學位論文.2011.10.15 [19]陳文娟.金屬/TiO2薄膜復合光催化劑的可見光催化性能研究.蘇州大學碩士學位論文.2017.4 [20]MUNIR M M,SURYAMAAS A B,ISKANDAR F,et al.Scaling law on particle-to-fiber formation during electrospinning[J].Polyme，2009，50(20):4935-4943 [21]Choi WY, Temrin A, Hofmfann MR, etc. The Role of Metal Ion Dopantsin Quantum-Sized Ti02: Correlation between Photo reaetivity and Charge Carrier Recombination Dynamies. Journal of Chemical Physics, 1994, 98(51): 13669-13679 [22]王振林.表面等離激元研究新進展. 物理學進展.2009.09.29.03 [23]Atwater, H. A.; Polman, A., Nat. Mater., 2010, 9, 205-213 [24]Zhang Zhibo, WangChen-Chi, Rama Zakaria, Ying Jackie. Role of Particle Size in Nanocrystalline TiO2-Based Photocatalysts[J]. J. Phys. Chem. B. 1998, 102: 10871-10878 |
