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《多級納米結(jié)構(gòu)鈦酸鋇微球的制備及其光催化性能研究》由會員上傳分享，免費在線閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在學術(shù)論文-天天文庫。
1、清華大學多級納米結(jié)構(gòu)鈦酸鋇微球的制備及其光催化性能研究(申請清華大學工程碩士學位論文)培養(yǎng)單位：材料學院工程領(lǐng)域：材料工程申請人：陳昌科指導教師：趙世璽副教授聯(lián)合指導教師：劉佩瓊高工二○一七年五月SynthesisandPhotocatalyticActivityofHierarchicalBaTiO3MicrospheresThesisSubmittedtoTsinghuaUniversityinpartialfulfillmentoftherequirementfortheprofessionaldegreeofMasterofEn
2、gineeringbyChenChangke(MaterialEngineering)ThesisSupervisor:AssociateProfessorZhaoShixiAssociateSupervisor:SeniorengineerLiuPeiqiongMay,2017摘要摘要過去幾十年，納米材料和納米技術(shù)已廣泛應(yīng)用于光催化行業(yè)如光催化制氫和光催化降解有機物。在所有的光催化半導體材料中，鈣鈦礦特別是BaTiO3具備一系列的優(yōu)點：對環(huán)境友好、資源豐富、成本低、化學性質(zhì)穩(wěn)定等。但其光催化效率低和可重復利用性差，限制了其大規(guī)模工業(yè)應(yīng)
3、用的可能。本論文引入拓撲化學轉(zhuǎn)化原理，利用水熱拓撲法和固相拓撲法制備了多級納米結(jié)構(gòu)的BaTiO3微球，并對其合成機理進行初步的探討研究并對其光催化性能進行表征。利用溶劑熱法制備出納米片自組裝的多級納米結(jié)構(gòu)的H2Ti2O5?H2O微球。通過極性異丙醇（IPA）溶液中添加兩性表面活性劑N,N-二甲基乙酰胺（DMAc），片狀DMAc的極性基團和非極性基團分別受到IPA溶液的吸引和排斥，因此形成球形膠束。鈦酸四丁酯（TBT）在球形膠束的作用下熱解，得到納米片自組裝的多級納米結(jié)構(gòu)的H2Ti2O5?H2O微球。由于球形膠束的聚合程度受到DMAc濃度
4、和溫度的影響，多級納米結(jié)構(gòu)微球的顆粒尺寸和組裝單元的納米片的尺寸及孔容積可以通過DMAc濃度和溫度來調(diào)節(jié)。當溶劑體積比IPA/DMAc為2.5/1和反應(yīng)溫度為200℃時，比表面積和孔容積達到最大值102.6m2·g-1和0.45cm3·g-1。利用已制備的多級納米結(jié)構(gòu)H2Ti2O5?H2O微球為反應(yīng)模板，通過拓撲轉(zhuǎn)化原理，在水熱條件下成功制備具有多級納米結(jié)構(gòu)的BaTiO3微球。整個水熱轉(zhuǎn)化過程，只需要模板很少的原子重組就可得到一個比母相具有更高對稱性的晶體結(jié)構(gòu)，實現(xiàn)了在形貌基本保持的基礎(chǔ)上完成晶型轉(zhuǎn)變。由于BaTiO3微球的納米片組裝，
5、和納米片由更小的納米晶定向組裝，相比于商業(yè)化的BaTiO3納米顆粒，多級納米結(jié)構(gòu)BaTiO-13微球具有更高的比表面積和孔容積，其光催化效率達到k=0.10183min，約為BaTiO3納米顆粒的光催化效率的23倍，并且循環(huán)利用性能良好。為了減低生產(chǎn)成本，提高生產(chǎn)效率。通過固相拓撲轉(zhuǎn)化原理，利用已制備的多級納米結(jié)構(gòu)H2Ti2O5?H2O微球成功固相制備出介孔BaTiO3微球。其光催化效率達到為BaTiO3納米顆粒的光催化效率的9倍之多。關(guān)鍵詞：鈦酸鋇；多級納米結(jié)構(gòu)；微球；拓撲化學；光催化IAbstractAbstractOverthep
6、astfewdecades,nanomaterialsandnanotechnologyhavebeenwidelyusedinphotocatalyticindustriessuchasphotocatalytichydrogenevolutionandphotocatalyticdegradationoforganicpollutants.Amongallthephotocatalyticsemiconductor,perovskite,especiallyBaTiO3,hastheadvantagesofenvironmentfr
7、iendliness,resourcesabundant,low-costandchemicalpropertiesstable.However,lowphotocatalyticefficiencyandpoorrepeatabilityaresevereproblemsofthismaterial,whichhavelimitsedthepossibilityoflarge-scaleindustrialapplication.Inthispaper,thehierarchicalnanostructuresBaTiO3micros
8、phereshavebeensynthesizedbythehydrothermaltopochemicalconversionandtopochemicalsolid-statereaction.Furt
