论文总字数：29415字

摘 要

 目前，由于环境的污染和能源枯竭日益成为人们关心的一个重要问题。为了解决以上问题，科学家逐渐把目光聚焦于高效光催化剂的研究。通过高效的光催化来降解白色污染、大气污染、水污染等有机污染物。在众多半导体材料中，TiO₂是运用最广的一类光催化剂，其原料来源广、无毒无污染、生产工艺简单等特点使其拥有广泛的市场，但TiO₂材料由于本身的一些缺陷，使其光催化效率受到了很大的限制。例如：TiO₂本身禁带宽度较大；可见光响应范围较窄，只能被紫外光激发；电子-空穴复合率高导致催化效率受到严重的限制。为了提高TiO₂光催化活性，出现了对TiO₂改性的研究。本文介绍了碳量子点CQDs为负载，介绍了CQDs优异的材料性质：无毒无污染、光激发下依然可以产生电子-空穴对、可拓宽半导体材料的可见光吸收范围等特点。CQDs是未来一个具有极大利用价值的碳材料，通过对CQDs形貌粒径的选择、化学掺杂等手段，使其在生物、光伏、光催化等领域有着很大的运用。

本文分别介绍了TiO₂、CQDs及TiO₂/CQDs复合光催化剂的制备方法、材料性能、应用三方面。并根据下文介绍的光催化机理可知，欲提高其光催化效率，目前主要的两种方法即分别对TiO₂和CQDs进行材料改性，分别介绍了TiO₂、CQDs和TiO₂/CQDs的较为常见的改性手段。着重介绍了TiO₂/CQDs复合光催化剂在光催化和环境处理中的应用（大气污染、水污染、白色污染）。通过一系列的实验数据介绍，说明以TiO₂为代表的复合光催化剂是一种极具开发前景的材料，可进一步研究提高其光催化活性。

关键词：二氧化钛、碳量子点CQDs、复合光催化剂、光催

Abstract

To solve these problems, scientists have gradually focused on the study of efficient photocatalysts. Organic pollutants such as white pollution, air pollution and water pollution can be degraded by efficient photocatalysis.In the numerous semiconductor materials, TiO₂ is the most widely used photocatalyst. Its low price, easy access, non-toxic and pollution-free characteristics make it have a wide market. But TiO₂ materials due to some defects of itself, the photocatalytic efficiency is limited by a lot. For example, TiO₂ itself has a large bandgap width; Visible light response range is narrow, can only be ultraviolet excitation;Electronic-hole recombination rate leads to high catalytic efficiency low problem.In order to improve the photocatalytic activity of TiO₂, the research on modification of TiO₂. This paper introduces the CQDs as a load of carbon quantum dots, and introduces the excellent material properties of CQDs: non-toxic and pollution-free, the electron-hole pair can still be generated under the light excitation, and the visible light absorption range of semiconductor materials can be broadened. CQDs is a carbon material with great utilization value in the future. By means of selecting the morphology and particle size of CQDs and chemical doping, CQDs will be widely used in the fields of biology, photovoltaic and photocatalysis.

The preparation method, material properties and application of TiO₂, CQDs and TiO₂/CQDs composite photocatalysts were introduced in this paper. And according to the below introduction of photocatalytic mechanism, to improve the photocatalytic efficiency of TiO₂ and CQDs, the two main methods at present are material modification of TiO₂ and CQDs, and the more common modification methods of TiO₂, CQDs and TiO₂/CQDs are introduced respectively. The application of TiO₂/CQDs composite photocatalyst in photocatalysis and environmental treatment (air pollution, water pollution, white pollution) was mainly introduced. Through a series of experimental data introduction, it is shown that the composite photocatalyst represented by TiO₂ is a promising material, which can be further studied to improve its photocatalytic activity.

Key Words:TiO₂ CQDs Composite photocatalyst Photocatalysis,

目录

摘要 Ⅰ

Abstract II

第一章 绪论 1

1.1 引言 1

1.2 半导体光催化 2

1.2.1 ZnO光催化 3

1.2.2 TiO₂光催化 3

1.3 TiO₂光催化机理 3

1.4 纳米TiO₂的制备方法 4

1.5 纳米TiO₂的改性方法 6

1.5.1 TiO₂形貌控制 6

1.5.2 离子掺杂 6

1.5.3 异质结制备 6

1.5.4 贵金属沉积 7

1.5.5 引入表面缺陷 8

1.6 纳米TiO₂的常见应用 9

1.6.1 杀菌材料 9

1.6.2 高分子材料的抗老化 9

1.6.3 降解污染物 9

1.6.4 锂电池的制备 10

第二章 碳量子点CQDs的制备与研究 11

2.1 CQDs简介 11

2.2 CQDs的制备方法 12

2.2.1 自上而下法 12

2.2.2 自下而上法 12

2.3 CQDs的改性手段 13

2.3.1 掺杂杂原子 13

2.3.2 化学修饰 13

2.4 CQDs的常见应用 14

2.4.1 生物成像 14

2.4.2 太阳能电池 14

2.4.3 发光二极管 15

第三章 TiO₂/CQDs复合光催化剂 16

3.1 TiO₂/CQDs光催化机理 16

3.2 TiO₂/CQDs的制备方法 16

3.2.1 直接混合法 17

3.2.2 水热合成法 18

3.3 TiO₂/CQDs光催化剂的改性 19

3.3.1 TiO₂晶型的调节 20

3.3.2 调节CQDs的负载量 21

3.4 TiO_2/CQDs光催化剂的常见应用 22

3.4.1 光催化制氢 22

3.4.2 抑 菌 22

3.4.3 光催化降解污染物 23

第四章 TiO₂/CQDs光催化剂在环境处理中的应用 24

4.1 大气污染 24

4.1.1 大气有机污染物降解 25

4.1.2 氮氧化物的降解 26

4.1.3 室内空气的净化 27

4.2 水污染 27

4.2.1 有机污染废水的治理 27

4.2.2 无机污染废水的治理 28

4.3 白色污染 30

第五章 结论与展望 32

5.1 结论 32

5.2 展望 33

参考文献 34

致谢 37

1. 绪论

1.1 引言

请支付后下载全文，论文总字数：29415字