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臺灣博碩士論文加值系統

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研究生:黃信彰
研究生(外文):Sin-JhangHuang
論文名稱:二甲基亞碸在二氧化鈦粉末表面上的吸附與反應
論文名稱(外文):Adsorption and Reactions of Dimethylsulfoxide on Powdered TiO2
指導教授:林榮良
指導教授(外文):Jong-Liang Lin
學位類別:碩士
校院名稱:國立成功大學
系所名稱:化學系碩博士班
學門:自然科學學門
學類:化學學類
論文種類:學術論文
論文出版年:2012
畢業學年度:100
語文別:中文
論文頁數:74
中文關鍵詞:二氧化鈦二甲基亞碸傅式轉換紅外光譜熱反應光化學
外文關鍵詞:TiO2dimethylsulfoxideFT-IRthermal reactionphotochemistry
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本論文利用傅式轉換紅外光譜(FT-IR)研究二甲基亞碸(dimethyl sulfoxide,DMSO)在二氧化鈦粉末表面上的吸附與反應。DMSO在35 oC時,完整地以分子形態吸附於二氧化鈦表面上。在無氧環境下,DMSO熱分解產生CH3O(a)、HCOO(a)與S(a)的表面物種,其中甲氧基與甲酸根推測是由DMSO斷的碳-硫和碳-氫鍵以形成-OCH2O-這個短暫的反應中間體後再反應得到。有氧環境時,熱反應產物生成溫度與無氧下類似,皆有CH3O(a)和HCOO(a),這意謂著O2對於DMSO在TiO2上的熱分解途徑與動力學方面並沒有顯著的影響,但S(a)會進一步氧化成SO4(a)。DMSO/二氧化鈦在無氧存在下照光會生成CH3O(a)、HCOO(a)、H2O(a)與CH3S(a)產物,而有氧環境下則會光分解產生CH3O(a)、HCOO(a)、H2O(a)、CO2(g)與CH3SO3(a)。氧氣的存在可以促進DMSO的光分解。DMSO在二氧化鈦上的光反應可能是由電洞捕捉,促使DMSO失去氫原子,產生CH3S(O)CH2∙物種後再進一步反應生成產物。
Fourier-transform infrared spectroscopy has been employed to investigate the adsorption and reactions of dimethylsulfoxide (DMSO) on powdered TiO2. DMSO is adsorbed molecularly on TiO2 surface at 35 oC. DMSO on TiO2 is subjected to thermal decomposition, producing the surface species of CH3O, HCOO and S under vacuum. The formation of CH3O and HCOO is likely originated from the transient reaction intermediate of -OCH2O-, which is formed by dissociating both the C-S and C-H bonds of DMSO. In the presence of O2, the thermal reaction products and rate are similar to those under vacuum, generating CH3O and HCOO. This indicates that O2 has negligible effect on the thermal decomposition pathway and kinetics of DMSO, but oxidizes the reaction product of S(a) to SO4(a). Photodegradation of DMSO on TiO2 generates CH3O(a), HCOO(a), H2O(a) and CH3S(a) in the absence of O2. In the case of DMSO photoreaction in the presence of O2, CH3O(a), HCOO(a), H2O(a), CO2(g) and CH3SO3(a) are formed. O2 can enhance the photodegradation of DMSO. The photochemistry is proposed to proceed primarily by H abstraction from DMSO, followed by decomposition of the CH3S(O)CH2∙ species.
第一章 緒論 1
1-1 表面科學 1
1-1-1 表面的定義 2
1-1-2 表面催化 2
1-1-3 表面吸附 4
1-2 TiO2光催化 5
1-2-1 起源 5
1-2-2 TiO2光催化原理 5
1-2-3 載子捕捉(carrier trap) 8
1-3 TiO2晶體結構 8
1-4 TiO2光催化反應的發展與應用 10
1-5 研究動機 11
第二章 實驗系統及實驗方法 15
2-1 實驗系統概述 15
2-1-1 儀器 16
2-1-2 藥品 17
2-2 傅氏轉換紅外線光譜系統 18
2-2-1 IR光源 18
2-2-2 偵檢器 18
2-3 汞燈系統(Mercury lamp system) 19
2-4 真空系統 19
2-4-1 紅外光譜反應槽(IR cell)的設計 20
2-5 二氧化鈦/鎢網(TiO2/W)的製備 23
2-5-1 TiO2/W的製備 23
2-5-2 TiO2/W在紅外光譜反應槽(IR cell)的擺放位向 23
2-5-3 TiO2/W的前處理 24
2-6 藥品的前處理與製備 25
第三章 結果與討論 27
3-1 二甲基亞碸(DMSO,(CH3)2SO)的吸附與熱反應研究 27
3-1-1 DMSO在TiO2表面上的吸附研究 27
3-1-2 DMSO在TiO2表面上的熱分解反應 29
3-1-3 硫酸(H2SO4)在TiO2表面上的吸附研究 32
3-1-4 DMSO在TiO2表面上熱分解產物與反應途徑之探討 34
3-2 二甲基亞碸(DMSO)在TiO2上的光反應 43
3-2-1 DMSO/TiO2的無氧與有氧照光反應 43
3-2-2 甲基磺酸(MSA)在TiO2表面上的吸附研究 45
3-2-3 DMSO/TiO2的無氧與有氧熱對照 49
3-2-4 DMSO/TiO2光反應機制的探討 50
3-2-5 同位素氧(18O2)存在下DMSO/TiO2照光反應 53
第四章 結論 64
參考文獻 68


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