摘要：科技发展带来生活便利的同时，也加重了对于环境的压力。生产废液，生活垃圾、农业上各种化合物的滥用等等，这些都是造成污染的原因。关键时刻，半导体材料TiO2展现出了远超其他的，令人惊喜的降解污染的巨大能力。本次实验意图通过采用一种简单，低廉的方式来制备合成纳米级的TiO2半导体材料，并通过其对于某种试验中常用的试剂的降解能力来对它处理水污染的能力做一次间接可靠地评估测试。本文采用水热合成法，以无水乙醇作为溶剂，钛酸四丁酯为溶剂，用不同尺寸的碳球为硬模板来制备不同直径的TiO2球壳。以玫瑰红试剂作为目标降解物，利用XRD，SEM等手段讨论不同尺寸和不同投入量的催化剂对TiO2光催化性能产生的影响。

关键词：TiO2；光催化；水热法；污染；半导体

Abstract：Technology development brings life convenience, but also increased the pressure on the environment. Production garbage, agricultural abuse of various compounds, etc., are all the causes of pollution. At the important moment, the semiconductor material TiO2 showed surprising ability far beyond the others to degrade pollution. The purpose of this experiment is to prepare a nano-sized TiO2  semiconductor material by using a simple and inexpensive way and to make it an indirect and reliable way to treat water pollution by its ability to degrade the reagents commonly used in a test Evaluation test. In this paper, TiO2 spherical shells with different diameters were prepared by hydrothermal method, using anhydrous ethanol as solvent and tetrabutyl titanate as solvent. The effects of different sizes and different fuels on the photocatalytic performance of TiO2  were discussed by means of XRD and SEM.

Keyword: TiO2; Hydrothermal; Photocatalytic; Pollution, semiconductor

目录

第一章绪论 1

1.1研究背景 1

1.2TiO2的结构和基本性质 2

1.3半导体TiO2的光催化原理 4

1.4影响TiO2光催化活性的因素 5

1.5TiO2纳米材料的制备方法 6

1.6TiO2纳米材料的应用 7

1.7研究的目的、内容和意义 9

第二章TiO2的制备和光催化性能研究.10

2.1化学试剂 10

2.2实验仪器 10

2.3测试与表征 11

2.4TiO2纳米颗粒的制备及其表征 13

结论 19

致谢 20

参考文献：.....21

第一章绪论

1.1研究背景

近五十年以来，大量的工业废水被肆意排放到河流中，各种生活废水，农用的杀虫剂、除草剂等的滥用，都造成了严重的水污染，对大众的生活环境造成了恶劣的破坏。为此，废水的治理势在必行。而经过经验总结，废水的处理方法通常有生物处理法、物理处理法、和化学处理法。而其中要说治理成本低，可操作性强，治理效率高则不得不提到最近在处理水污染这方面表现优异的光催化降解技术。光催化降解技术属于半导体科学领域的一种拓展应用，是一种新发现的废水处理方法。实验发现当半导体材料表面受到携带有一定能量的光线照射时，半导体材料受激会在表面形成光生电子-空穴对（当半导体材料表面收到一定能量的管子轰击时，其表面的电子会由于吸收掉光子所携带的能量从而具有了从价带跨越到导带的能力，即成为了半导体材料中的自由电子，可以在材料中自由移动，当这样的一些电子脱离原先的位置，就会在此处留下相应的空位，由于半导体材料对外不显电性，处于电化学平衡态，因而这个被称为空穴的空位带正电，这就是所谓的光生电子-空穴对），而电子带负电具有还原能力，空穴则带正电具有氧化能力，这就在半导体催化剂材料的表面提供了一个微观的正负电极，给吸附在催化剂粒子表面的水和污染物的分子发生一系列的氧化还原反应提供了外界的电学方面的条件，从而将一些有毒有害、有色有味的污染物大分子降解为无毒无色的其他物质，这种对于光线比较敏感的半导体材料就是光敏材料，这种降解污染物方式就是光敏半导体光催化技术。作为一种最有能力与潜力的半导体光催化剂，因其稳定性强，氧化能力强，生物兼容性好，无毒低成本等的特点以及在水和空气净化或污染控制方面的优异表现，TiO2已经在全球范围内引起了关注[1]。