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研究生:賴璿午
研究生(外文):Hsuan-Wu Lai
論文名稱:以蒙脫石為載體製備奈米級銀改質二氧化鈦光觸媒粉末
論文名稱(外文):Preparation of nanosized Ag/TiO2 photocatalysis powder adsorbed by Montmorillonite
指導教授:張文固
指導教授(外文):Wen-Ku Chang
學位類別:碩士
校院名稱:國立東華大學
系所名稱:材料科學與工程學系
學門:工程學門
學類:材料工程學類
論文種類:學術論文
論文出版年:2004
畢業學年度:92
語文別:中文
論文頁數:97
中文關鍵詞:二氧化鈦熱水解法光觸媒蒙脫石四氯化鈦
外文關鍵詞:MontmorilloiniteTitanium dioxidephotocatalyst
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  本實驗利用熱水解法製備二氧化鈦粉末,且因蒙脫石擁有良好的吸附、陽離子交換等能力,所以利用其作為載體,使二氧化鈦得以在其層間與表面成核成長,以防止二氧化鈦凝聚的問題,並增進光觸媒反應面積和效率;除此之外,於粉末表面摻雜少量的銀,以進一步增強此混合粉末之光觸媒效能。
  而由前人實驗已知當四氯化鈦為0.1M且隔水加熱溫度70℃、反應前先加入蒙脫石時,其二氧化鈦之析出相以anatase為主,且具有最好的光觸媒效能,本實驗便以此為基礎,繼續探討加熱時間長短、粉末摻雜銀含量之多寡與摻雜方式的不同,對其光觸媒效能有何影響。而實驗結果顯示,雖然於本實驗中混合粉末摻雜銀之後,未能使此粉末的吸收光譜往可見光移動,但卻能增強此粉末在照射紫外光時的光觸媒效能,其中最佳條件為加熱時間40分鐘、摻雜相對於二氧化鈦析出量1%mole之Ag,能在24小時之內完全將0.01%亞甲基藍溶液分解完畢。
In this research, we prepared the titanium dioxide powders by thermal hydrolysis technique. Montmorillonite is a carrier for adsorbing, nucleating and growing the titanium dioxide particles in the surface and interlayer. Besides, in order to improve the photocatalytic efficiency, we doped silver in our mixed powders.
According to the previous study, we found that choosing 0.1M titanium tetrachloride and the heating temperature at 70℃ with the best photocatalytic efficiency, and the major phase of titanium dioxide particles was anatase. Based on these conditions, we tried to find how the heating temperature, the amount and position of the doping silver effected the photocatalytic efficiency of the mixed powders.
The experimental result appeared that the mixed powders could adsorb 385nm in UV-region. Whatever the precipitating time or the amount of the doping silver, there were no obvious shift in absorptive spectrum. It meant that these mixed powders had no change in bandgap with different conditions. Besides, we found the longer precipitating time we chosen, the much precipitation of titanium dioxide we gained, and the higher photocatalytic efficiency we observed. In the study of Ag/TiO2, even though we could not find the diffraction of silver atom but silver chloride by analysis of X-ray diffraction, doping silver could enhance the photocatalytic efficiency. In the results of methylene blue decolorization experiment, 1% Ag/TiO2 and precipitation of silver after precipitating titanium dioxide had the best photocatalytic efficiency.
中文摘要Ⅰ
英文摘要Ⅱ
目錄Ⅲ
圖目錄Ⅵ
表目錄XI
第一章 緒論1
1.1 前言1
1.2 實驗目的2
第二章 理論基礎3
2.1 光觸媒3
2.1.1 簡介3
2.1.2 光觸媒的應用4
2.1.3 技術瓶頸7
2.2 二氧化鈦8
2.2.1 二氧化鈦的理論構造及特性8
2.2.2 二氧化鈦之製備12
2.2.3二氧化鈦光觸媒機制13
2.2.4 二氧化鈦之應用16
2.2.5 於二氧化鈦中摻雜銀原子16
2.3 蒙脫石17
2.3.1 蒙脫石的由來17
2.3.2 蒙脫石的理論構造及特性18
2.3.3 蒙脫石的工業應用25
2.3.4 蒙脫石(PK802)之主要成份表………………………..26
第三章 實驗方法與裝置28
3.1 實驗藥品與設備28
3.2 粉末的製備29
3.2.1 以蒙脫石為載體析出二氧化鈦29
3.2.2 二氧化鈦加熱析出同時使銀原子析出30
3.2.3 二氧化鈦加熱析出完成後再析出銀原子31
3.3 粉末分析38
3.3.1 XRD分析38
3.3.2 UV-Visible光譜分析38
3.3.3 ICP-MS定量分析39
3.3.4 TEM成像分析39
3.4 亞甲基藍脫色實驗39
第四章 實驗結果與討論42
4.1 摻雜不同比例的銀42
4.1.1 XRD分析42
4.1.2 ICP-MS定量分析52
4.1.3 UV-Visible分析53
4.1.4 亞甲基藍脫色分解反應分析62
4.2 針對不同析出時間72
4.3 純anatase-TiO2與蒙脫石粉末對亞甲基藍分解情況78
4.4 TEM成像分析………………………………………………...81
第五章 結論93
5.1 摻雜不同比例的銀93
5.2 針對不同析出時間94
5.3純anatase相TiO2與蒙脫石粉末對亞甲基藍分解情況95
5.4 TEM成像分析………................................................................95
參考文獻96
圖目錄
圖 2.1一些半導體物質的能隙分佈5
圖 2.2 二氧化鈦相圖9
圖 2.3 Rutile及Anatase之晶格結構10
圖 2.4 二氧化鈦之分子鍵結方式 (a)Rutile (b)Anatase10
圖 2.5 Rutile及Anatase結晶相物理性質的差異11
圖 2.6 半導體粒子在電子被激發後的主要過程概圖15
圖 2.7 (A)氧化矽四面體基本單位(B)氧化矽四面體層結構之部份模型20
圖 2.8 (A)鋁八面體基本單位(B)鋁八面體層結構之部分模型21
圖 2.9 蒙脫石結構模型21
圖 2.10 蒙脫石單位晶胞示意圖24
圖 3.1 以蒙脫石為載體,析出二氧化鈦粉末流程圖33
圖 3.2 銀原子與二氧化鈦顆粒同時析出示意圖34
圖 3.3 粉末製備流程圖 (銀原子與二氧化鈦顆粒同時析出)35
圖 3.4 銀原子於二氧化鈦析出後再析出示意圖36
圖 3.5 粉末製備圖 (銀原子最後才析出)37
圖 3.6 亞甲基藍分解實驗流程圖41
圖 4.1 蒙脫石PK802於加水膨潤前後之XRD分析圖45
圖 4.2 未加入銀改質之TiO2/Mont.粉末XRD分析圖45
圖 4.3 1%Ag/TiO2/Mont.粉末之XRD分析圖(Ag與TiO2同時析出)46
圖 4.4 2%Ag/TiO2/Mont.粉末之XRD分析圖(Ag與TiO2同時析出)46
圖 4.5 4%Ag/TiO2/Mont.粉末之XRD分析圖(Ag與TiO2同時析出)47
圖 4.6 6%Ag/TiO2/Mont.粉末之XRD分析圖(Ag與TiO2同時析出)47
圖 4.7 1%Ag/TiO2/Mont.粉末之XRD分析圖(Ag最後才析出)48
圖 4.8 2%Ag/TiO2/Mont.粉末之XRD分析圖(Ag最後才析出)48
圖 4.9 4%Ag/TiO2/Mont.粉末之XRD分析圖(Ag最後才析出)49
圖 4.10 0.2%Ag/TiO2/Mont.粉末之XRD分析圖(Ag最後才析出)49
圖 4.11 蒙脫石層間距與析出時間關係圖 (Ag與TiO2同時析出)50
圖 4.12 蒙脫石層間距與析出時間關係圖 (Ag最後才析出)50
圖 4.13 半定量TiO2析出情況 (Ag與TiO2同時析出)51
圖 4.14 半定量TiO2析出情況 (Ag最後才析出)51
圖 4.15 蒙脫石(PK802)之UV-Visible光譜圖55
圖 4.16 純anatase相TiO2之UV-Visible光譜圖55
圖 4.17 未加入銀改質TiO2/Mont.粉末之UV-Visible光譜圖56
圖 4.18 1%Ag/TiO2/Mont.粉末之UV-Visible光譜圖(Ag與TiO2同時析出)………………………………………………………….56
圖 4.19 2%Ag/TiO2/Mont.粉末之UV-Visible光譜圖(Ag與TiO2同時析出)57
圖 4.20 4%Ag/TiO2/Mont.粉末之UV-Visible光譜圖(Ag與TiO2同時析出)57
圖 4.21 6%Ag/TiO2/Mont.粉末之UV-Visible光譜圖(Ag與TiO2同時析出)58
圖 4.22 1%Ag/TiO2/Mont.粉末之UV-Visible光譜圖(Ag最後才析出)58
圖 4.23 2%Ag/TiO2/Mont.粉末之UV-Visible光譜圖(Ag最後才析出)59
圖 4.24 4%Ag/TiO2/Mont.粉末之UV-Visible光譜圖(Ag最後才析出)59
圖 4.25 0.2%Ag/TiO2/Mont.粉末之UV-Visible光譜圖(Ag最後才析出) 60
圖 4.26 相對於TiO2有效吸收波長反應面積比例之比較圖(Ag與TiO2同時析出) 60
圖 4.27 相對於TiO2有效吸收波長反應面積比例之比較圖(Ag最後才析出) 61
圖 4.28粉末條件未摻雜銀且析出時間0分鐘之亞甲基藍分解效率UV-Vis.光譜圖……………………………………………….64
圖 4.29 粉末條件未摻雜銀且析出時間20分鐘之亞甲基藍分解效率UV-Vis.光譜圖………………………………………………..64
圖 4.30 粉末條件未摻雜銀且析出時間40分鐘之亞甲基藍分解效率UV-Vis.光譜圖………………………………………………..65
圖 4.31 未摻雜銀,粉末的亞甲基藍分解速率比較圖……………….65
圖 4.32 1mol%Ag與TiO2同時析出之亞甲基藍分解速率比較圖…66
圖 4.33 2mol%Ag與TiO2同時析出之亞甲基藍分解速率比較圖…66
圖 4.34 4mol%Ag與TiO2同時析出之亞甲基藍分解速率比較圖…67
圖 4.35 6mol%Ag與TiO2同時析出之亞甲基藍分解速率比較圖…67
圖 4.36 1mol%Ag最後才析出之亞甲基藍分解速率比較圖............68
圖 4.37 2mol%Ag最後才析出之亞甲基藍分解速率比較圖………68
圖 4.38 4mol%Ag最後才析出之亞甲基藍分解速率比較圖………69
圖 4.39 0.2mol%Ag最後才析出之亞甲基藍分解速率比較圖…….69
圖 4.40 所有條件析出時間皆為0分鐘時的分解速率比較圖………70
圖 4.41 所有條件析出時間皆為20分鐘時的分解速率比較圖……..70
圖 4.42 所有條件析出時間皆為40分鐘時的分解速率比較圖……..71
圖 4.43 未摻雜銀,不同析出時間的粉末XRD圖形……………….74
圖 4.44 未摻雜銀,不同析出時間粉末的蒙脫石層間距表示圖…….74
圖 4.45 未摻雜銀,不同析出時間粉末,半定量TiO2析出量表示圖...75
圖 4.46 未摻雜銀,不同析出時間粉末之UV-Vis.光譜圖……………76
圖 4.47 未摻雜銀,不同析出時間粉末有效吸收波長反應面積比較圖……………………………………………………………...76
圖 4.48 未摻雜銀,不同析出時間粉末分解亞甲基藍反應速率圖….77
圖 4.49 純anatase相TiO2 (ST-01) 的UV-Vis.光譜圖……………….79
圖 4.50 純anatase相TiO2對亞甲基藍照光分解速率圖…………......79
圖 4.51 純蒙脫石(PK802)之UV-Vis.光譜圖…………………………80
圖 4.52 純蒙脫石(PK802)對亞甲基藍照光分解速率圖…………….80
圖 4.53 未摻雜銀,析出時間0分鐘之TEM成像分析圖…………….83
圖 4.54 針對圖4.53中A點的繞射圖形……………………………...83
圖 4.55 針對圖4.53作EDS成份分析圖……………………………...84
圖 4.56 未摻雜銀,析出時間80分鐘之粉末TEM成像分析圖……...85
圖 4.57 針對圖4.56中B點作EDS成份分析圖……………………...86
圖 4.58 針對圖4.56中C點作EDS成份分析圖……………………...86
圖 4.59 Ag與TiO2同時析出,摻雜2mol%Ag,析出時間40分鐘之粉末TEM成像分析圖……………………………………...87
圖 4.60 針對圖4.59所作之EDS成份分析圖………………………...88
圖 4.61 針對圖4.59作局部放大圖…………………………………...89
圖 4.62 針對圖4.61中圓形析出顆粒作EDS成份分析圖…………...90
圖 4.63 Ag最後才析出,摻雜1mol%Ag,析出時間40分鐘之粉末TEM成像分析圖……………………………………………91
圖 4.64 針對圖4.63所作之EDS成份分析圖………………………...92
表目錄
表 2.1 光觸媒的應用範圍6
表 2.2 光觸媒於民生用品的應用6
表 2.3 蒙脫石理論原子座標位置、晶格常數及密度值24
表 2.4 蒙脫石PK802主要成份表27
表 4.1 利用ICP-MS定量分析粉末成分52
表 4.2 TiO2粒徑大小比較表..…………………………………………75
1. 李舜仁〝以黏土為載體製備奈米級二氧化鈦光觸媒粉末〞國立東華大學碩士論文(2003)
2. 王偉霖〝以熱水解法製備二氧化鈦粉末及其鍍膜之研究〞國立台灣大學碩士論文(2001)
3. 周欣穎〝奈米Ag/TiO2觸媒進行二氧化碳光催化反應〞國立台灣大學碩士論文(2002)
4. Veronica Vamathevana, etc. 〝Photocatalytic oxidation of organics in water using pure and silver-modified titanium dioxide particles〞, Journal of Photochemistry and Photobiology A:Chemistry 148 (2002) 233~245
5. A.Dobosz and A.Sobczy□ski* 〝The influence of silver additives on titania photoactivity in the photooxidation of phenol〞,Water Research 37 (2003) 1489~1496
6. I.M.Arabatzisa,b, etc. 〝Silver-modified titanium dioxide thin films for efficient photodegradation of methyl orange〞,Applied Catalysis B:Environmental 42 (2003) 187~201
7. John wiley and Sons 〝Chemistry of clays and clay minerals〞,chap 6,New York, mineralogical society,(1987)
8. 周德瑜〝四氯化鈦之控制水解研究〞國立中央大學碩士論文(2001)
9. 劉昭煜〝有機改質蒙脫石處理反應性印染廢水研究〞國立東華大學碩士論文(2001)
10. 李源弘,李企桓,張文固,王安,陳川林〝蒙脫石之X光繞射晶體結構分析〞Journal of the Ceramic Society, Vol.1 No1, (1997)45~49
11. Andrew Mills*,Stephen Le Hunte〝An overview of semiconductor photo-catalysis〞 Joural of Photochemistry and Photobiology A:Chemistry 108 (1997) 1~35
12. Akira Fujishima,Tata N.Rao,Donald A.Tryk〝Titanium dioxide photocatalysis〞Journal of Photochemistry and Photobiology C: Photochemistry Reviews 1, (2000) 1~21
13. Fujishima A.and Honda K.〝Electrochemical photolysis of water at a semiconductor electrode〞Nature 238 (1972) 37
14. Linsebigler A.L.,Lu G.,Yates Jr.J.T.〝Potocatalysis on TiO2 surface: principles,mechanisms,and selected result〞Chem. Rev.95 (1995) 735~758
15. Sakai H.,Kawahara H.,Shimazaki M. andAbe M.〝Preparation of ultrafine titanium dioxide particles using hydrolysis and condensation reactions in the inner aqueous phase of reversed micelles:effect of alcohol addition〞Langmuir 14 (1998) 2208~2212
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