【摘 要】
：
随着世界工业文明的进程加快,大量污染物被排放在自然环境中,造成十分严峻的环境污染问题。半导体光催化氧化技术,因为可以利用太阳能和空气中的氧气进行有毒污染物的氧化分解而得到广泛关注。作为最具代表性的半导体光催化材料,TiO_2因无法利用可见光且光生载流子易复合,导致其光催化活性不高。考虑到一维纳米材料具有优异的物理、化学、生物特性,以及纳米粉体TiO_2难以回收利用。本论文采用静电纺丝技术制备高活性
论文部分内容阅读
随着世界工业文明的进程加快,大量污染物被排放在自然环境中,造成十分严峻的环境污染问题。半导体光催化氧化技术,因为可以利用太阳能和空气中的氧气进行有毒污染物的氧化分解而得到广泛关注。作为最具代表性的半导体光催化材料,TiO2因无法利用可见光且光生载流子易复合,导致其光催化活性不高。考虑到一维纳米材料具有优异的物理、化学、生物特性,以及纳米粉体TiO2难以回收利用。本论文采用静电纺丝技术制备高活性TiO2纳米纤维,并考察其光催化空气净化性能。具体研究内容如下:1、大比表面积TiO2纳米纤维:为增加普通TiO2纳米纤维的表面积从而提高其光催化活性,我们利用静电纺丝技术制备出TiO2纳米纤维,通过碱热处理使之转化为钛酸盐纳米片组装的纳米纤维,然后经过酸洗和煅烧操作,得到TiO2纳米片组装的纳米纤维（TiO2-NFs-NSs）。系统探究了碱热时间对TiO2纳米纤维光催化氧化丙酮及其染料敏化太阳能电池性能。结果表明:（1）碱热3 h后所得TiO2纳米纤维,其比表面积从从28 m2g–1急剧增加至106 m2g–1,增大了3.8倍;（2）碱热2.5 h所得TiO2纳米纤维表现出最高的光催化活性,丙酮降解率速率常数和染料敏化电池光电转化效率分别提升了3.1(从1.11 ppm·min-1到3.41 ppm·min-1)与2.3倍（从1.14%到2.65%）。纳米片组装TiO2纳米纤维高活性的原因,在于催化剂的比表面积增加和光吸收性能增强（纳米片有利于光散射）。2、碳掺杂TiO2纳米纤维:微量的元素掺杂有利于拓展TiO2的光响应范围,提高光催化活性。我们将TiO2纳米纤维前驱体在300-800℃范围内煅烧,将作为模板剂的PVP碳化,制备碳掺杂TiO2纳米纤维（C-TiO2-NFs）,用CO2的光催化还原评价TiO2纳米纤维的光催化活性。结果发现:（1）400℃煅烧的TiO2纳米纤维（T400）,表现出最高的CH4生成速率(55μmolg-1h-1),而500℃煅烧的TiO2纳米纤维（T500）表现出最高的CO生成速率(4.7μmolg-1h-1);（2）锐钛矿型TiO2还原光催化CO2的产物为CH4和CO,金红石型TiO2光催化还原CO2的产物基本为CO。碳掺杂TiO2纳米纤维高活性的原因,是由于碳掺杂拓展了催化剂光吸收范围,并促进了光生载流子的分离。3、氮掺杂TiO2纳米纤维:为提升TiO2纳米纤维的光吸收性能,我们将由纳米片组装的TiO2纳米纤维（TiO2-NFs-NSs）与含氮的有机物（尿素、三聚氰胺和二氰二胺）一起混合,并于550℃下进行煅烧处理,以制备氮掺杂由纳米片组装的TiO2纳米纤维（N-TiO2-NFs-NSs）。催化剂的活性用NO的可见光催化氧化来评价。结果发现,以尿素、三聚氰胺、二氰二胺为氮源,都可以制备N掺杂TiO2纳米纤维。以尿素为氮源所制备的N掺杂TiO2纳米纤维,表现出最强的光催化氧化NO性能,NO去除率从39.4%提高到50.8%（增强1.3倍）。这归因于N掺杂增强了光吸收性,并提升了TiO2纳米纤维载流子分离效率。
其他文献
我国的季节性积雪是许多大江大河的重要水源补给,大范围的积雪覆盖影响着我国气候和环境的变化,因此积雪范围是众多水文和气候模型的重要输入因子。目前使用较多的是美国冰雪数据中心NSIDC发布的MODIS系列产品,该系列积雪范围产品目前已经发展到第6版本(V6),新版本提供了归一化积雪指数(NDSI),用户可根据需求自行设定阈值来生产积雪范围;但由于中国地区土地覆盖类型复杂多样,影响着NDSI阈值的大小,
随着社会科技的发展,人们对智能化材料的需求越来越大。纯有机磷光材料具有成本低、来源丰富、容易加工、毒性较低等优点受到人们广泛的关注。重要的是,超长寿命的纯有机室温磷光材料具有肉眼可见的长余辉发光,且其容易受到外部环境的刺激而使材料发光性能发生改变,例如:氧气、温度、光、水等因素的作用。这些独特的性质使其在生物传感、数据加密、信息防伪等领域具有广泛的应用前景,因此对于具有智能响应特性的纯有室温磷光材
机器人能根据外界刺激(声音、光、力、温度等),做出相应的反应,是因为搭载有能对外界物理信号进行采集、转化和处理的传感器。传感器对于机器人相当于人体的皮肤或感官,每种机器人都需要通过多种、多个传感器形成一套感知系统。相较于传统刚性传感器,柔性传感器具有轻薄、柔软且性能优异的特点,可以让机器人实现轻量化,提升与患者的交互能力。诸如糖尿病,甲亢等病症的出现都会引发体温的异常变化,及时监测出异常体温能为疾
通过破碎废弃混凝土制成再生骨料,可有效解决废弃混凝土带来的环境污染问题,同时缓解了天然集料短缺的局面。通过掺加钢纤维,再生混凝土的力学性能有明显提高,在工程应用中具有广泛前景。由于再生骨料力学性能离散性高于原生骨料,所制备再生混凝土的尺寸效应也与普通混凝土存在差异。因此,本文采用试验研究、理论分析和数值模拟的方法,研究钢纤维掺量和再生骨料取代率对混凝土单轴受压性能及尺寸效应的影响,论文的主要工作如
本文基于二仙岩湿地自然保护区内一处湖泊沉积物剖面的粒度、磁化率和TOC等代用指标的变化特征,探讨了过去2000年二仙岩地区的气候环境变化过程,分析在过去2000年中国不同地区是否存在一致的寒冷和温暖时期,并尝试解释二仙岩地区气候环境变化的机制。本文研究认为,二仙岩湖泊沉积物剖面记录的气候环境变化分为四个阶段:阶段I(194BC～320AD):研究区沉积物以粉砂为主,磁化率低,TOC含量高,气候温暖
氯气是氯碱工业的主要代表产品,特别是作为一种毒性气体,国家对氯气的储存及使用有着非常严格的要求,工业上普遍采用的方法是将其液化为液氯进行储存运输。但是氯气在液化过程中,一旦其中混有的少量氢气体积分数超过4%,就可能会导致爆炸,此时不能继续液化,工业上将此不能继续液化的不凝气体(主要含Cl_2、N_2、O_2和H_2等气体)称为含氯尾气,简称尾氯。氢的存在是尾氯处理中最大的安全隐患,传统的尾氯处理方
民航发展面临的关键问题之一为如何提升机场运行效率,以满足不断发展的民航运输需求。尽管基础设施的扩建对提高机场运行效率,增大机场容量十分有效,但通常成本昂贵且周期较长。因此,如何在不改变物理构型的前提下,革新场面运行管理技术和规则,挖掘容量潜力与实现机场场面资源优化配置已是机场场面运行增效的关注焦点和主流手段。本文在分析国内外研究的基础上,深入分析和探讨了滑行路径编码与智能分配技术。首先在既定的航班
猴头菇是传统名贵食药真菌,在我国具有悠久的食用历史,南瓜富含多糖和膳食纤维,两种食物均含有多种生物活性物质,具有降血脂、抗氧化等功效,是理想的保健食品,但猴头菇和南瓜的精深加工产品远不能满足人们对保健食品的需求。本文以猴头菇与南瓜作为主要原料,通过复合配比及最佳发酵条件的优化,酿制具有特殊风味的猴菇南瓜保健酒,并检测发酵过程中多糖、黄酮含量以及抗氧化成分。此外,通过在发酵过程中接种保加利亚乳杆菌与
乙醇作为石油衍生燃料有前途代替品,已引起广泛关注。传统上,乙醇主要通过粮食微生物发酵法制备。煤的下游产品乙酸酯直接氢化是一条合成乙醇的有效途径,以满足未来乙醇日益增长的需求。该技术关键在于催化剂的研发和氢源的选择。由于Cu/SiO2催化剂具有对C=O键选择性加氢能力和对C-C键较弱裂解能力的优点被广泛用于乙酸甲酯加氢反应中,然而Cu基催化剂本身存在易烧结,易积碳,以及易团聚的缺点。因此,需要对铜基
我国的西北地区是受风沙影响较为严重的地区,风沙对建筑物的作用力比净风荷载大。目前我国在建筑抗风领域主要研究的是建筑所受的净风荷载,对建筑所受的风沙荷载尤其是沙粒冲击力的研究相对较少,开展对风沙流场以及沙粒对建筑冲击力的研究就具有了重要的工程意义。格子Boltzmann方法(LBM)是一种完全的离散化模型,它把流体离散为流体粒子,将计算流场离散为一系列的格子,将时间离散为时间步,用粒子密度分布函数在