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纳米Ag/氧化石墨烯修饰TiO2纳米管阵列的制备及紫外光催化降解乙烯的研究

摘要第3-5页
Abstract第5-8页
1 前言第13-32页
    1.1 项目研究背景第13-14页
    1.2 TiO_2光催化作用第14-18页
        1.2.1 TiO_2晶体结构第14-16页
        1.2.2 TiO_2能带结构第16页
        1.2.3 TiO_2的光催化原理第16-18页
    1.3 TNAs的制备与改性研究第18-22页
        1.3.1 TNAs的制备第18-19页
        1.3.2 TNAs的改性研究第19-22页
            1.3.2.1 非金属离子掺杂第19-20页
            1.3.2.2 金属离子掺杂第20页
            1.3.2.3 半导体复合第20-21页
            1.3.2.4 贵金属沉积第21页
            1.3.2.5 染料光敏化第21-22页
    1.4 石墨烯复合材料第22-23页
        1.4.1 石墨烯的概述第22页
        1.4.2 石墨烯的还原制备第22-23页
    1.5 氧化石墨烯和纳米银颗粒在修饰二氧化钛光催化剂中的应用第23-26页
        1.5.1 氧化石墨烯在修饰二氧化钛光催化剂中的应用第23-25页
        1.5.2 纳米银颗粒在修饰二氧化钛光催化剂中的应用第25-26页
    1.6 辐照技术在材料改性及制备中的应用第26-28页
        1.6.1 辐照技术在材料改性中的应用第26-27页
        1.6.2 辐照技术在纳米银制备中的应用第27-28页
        1.6.3 辐照技术在还原石墨烯中的应用第28页
    1.7 研究的提出及主要内容第28-32页
        1.7.1 项目的提出第28-30页
        1.7.2 技术路线第30-31页
        1.7.3 项目研究内容及创新点第31-32页
2 材料与方法第32-41页
    2.1 实验材料第32-33页
        2.1.1 实验材料与试剂第32-33页
        2.1.2 主要仪器与设备第33页
    2.2 反应体系装置第33-35页
        2.2.1 阳极氧化反应装置第33-34页
        2.2.2 光催化反应体系第34-35页
    2.3 光催化剂的制备方法第35-36页
        2.3.1 二氧化钛纳米管阵列(TNAs)的制备第35页
            2.3.1.1 物理抛光第35页
            2.3.1.2 电化学处理第35页
            2.3.1.3 电解液配置第35页
            2.3.1.4 阳极氧化法制备TNAs第35页
        2.3.2 辐照改性的TNAs(~*TNAs)的制备第35页
        2.3.3 负载还原氧化石墨烯的~*TNAs(rGO-~*TNAs)的制备第35-36页
        2.3.4 负载纳米银~*TNAs(AgNP-~*TNAs)的制备第36页
        2.3.5 负载纳米银/还原氧化石墨烯~*TNAs(AgNP/rGO-~*TNAs)的制备第36页
    2.4 光催化降解乙烯活性的评价第36-37页
    2.5 二次旋转回归试验的设计第37-38页
    2.6 光催化材料的表征方法第38-40页
        2.6.1 原子力显微镜(AFM)第38页
        2.6.2 场发射扫描电镜(FSEM)第38-39页
        2.6.3 傅里叶变换红外光谱(FTIR)第39页
        2.6.4 拉曼光谱(Raman)第39页
        2.6.5 X射线衍射(XRD)第39-40页
        2.6.6 X射线光电子能谱(XPS)第40页
    2.7 数据处理软件及数据库第40-41页
3 试验设计第41-44页
    3.1 实验装置的气密性第41页
    3.2 不同条件制备还原氧化石墨烯及掺杂~*TNAs光催化降解乙烯的影响第41-42页
        3.2.1 不同超声功率制备GO及掺杂~*TNAs光催化降解乙烯的影响第41页
        3.2.2 不同超声时间制备GO及掺杂~*TNAs光催化降解乙烯的影响第41页
        3.2.3 不同辐射剂量对GO还原制备rGO及掺杂~*TNAs光催化降解乙烯的影响第41-42页
        3.2.4 不同rGO添加量对掺杂~*TNAs催化降解乙烯的影响第42页
        3.2.5 二次旋转回归响应面试验第42页
    3.3 AgNP/rGO-~*TNAs光催化降解乙烯的研究第42-43页
        3.3.1 不同纳米银添加量掺杂~*TNAs光催化降解乙烯的影响第42-43页
        3.3.2 不同辐照剂量制备AgNP/rGO复合物掺杂~*TNAs光催化降解乙烯的影响第43页
        3.3.3 二次旋转回归响应面试验第43页
    3.4 比较分析AgNP-~*TNAs、rGO-~*TNAs、AgNP/rGO-~*TNAs微观结构及其对光催化降解乙烯反应活性的影响第43-44页
4 结果与分析第44-75页
    4.1 实验装置的气密性检验第44页
    4.2 不同条件制备还原氧化石墨掺杂~*TNAs催化降解乙烯的影响第44-56页
        4.2.1 不同超声功率制备GO及掺杂~*TNAs催化降解乙烯的影响第44-45页
        4.2.2 不同超声时间对GO还原掺杂~*TNAs催化降解乙烯的影响第45-46页
        4.2.3 不同辐照剂量制备rGO掺杂~*TNAs催化降解乙烯的影响第46-47页
        4.2.4 不同GO添加量掺杂~*TNAs催化降解乙烯的影响第47-49页
        4.2.5 不同条件rGO掺杂~*TNAs光催化降解乙烯的响应面研究第49-51页
        4.2.6 二次旋转回归模型拟合以及方差分析第51-56页
        4.2.7 响应面模型的最优解及验证实验第56页
    4.3 AgNP/rGO-~*TNAs光催化降解乙烯的影响第56-64页
        4.3.1 掺银量对AgNP-~*TNAs降解乙烯的影响效果第56-57页
        4.3.2 不同辐照剂量制备纳米银和氧化石墨烯复合物掺杂~*TNAs催化降解乙烯的影响第57-58页
        4.3.3 AgNP/rGO-~*TNAs催化降解乙烯的响应面实验及分析第58-63页
        4.3.4 最佳工艺条件的确定与验证第63-64页
    4.4 催化材料的微观表征结果第64-75页
        4.4.1 AFM表征结果及分析第64-65页
        4.4.2 FSEM表征结果及分析第65-67页
        4.4.3 FTIR表征结果及分析第67-68页
        4.4.4 Raman表征结果及分析第68-69页
        4.4.5 XRD表征结果及分析第69-71页
        4.4.6 XPS表征结果及分析第71-75页
5 讨论第75-81页
    5.1 超声剥离条件对氧化石墨烯的影响第75页
    5.2 ~(60)Co-γ辐照处理提升材料光催化性能的影响第75-77页
    5.3 氧化石墨烯掺杂TiO_2纳米管光催化活性机理分析第77-78页
    5.4 表面湿润性对纳米TiO_2光催化效率的影响第78-79页
    5.5 AgNP-~*TNAs、rGO-~*TNAs与AgNP/rGO-~*TNAs催化活性的对比影响第79-81页
6 结论第81-83页
致谢第83-84页
参考文献第84-96页
附录A 标准金红石相TiO_2的XRD图谱第96-97页
附录B 不同辐照剂量制备AgNP/rGO-~*TNAs各元素的XPS谱图第97-100页
附录C 攻读硕士期间取得的主要成绩第100页

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