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研究生:莊淳青
研究生(外文):Chun-Cing Jhuang
論文名稱:過渡金屬摻雜二氧化鈦奈米材料之環境友善性評估
論文名稱(外文):The environmentally friendly of the fabricated metal-doped titanium dioxide nanomaterials.
指導教授:張育傑張育傑引用關係
指導教授(外文):Yu-Jie Chang
學位類別:碩士
校院名稱:臺北市立教育大學
系所名稱:環境教育與資源研究所
學門:教育學門
學類:專業科目教育學類
論文種類:學術論文
論文出版年:2013
畢業學年度:101
語文別:中文
論文頁數:154
中文關鍵詞:生命週期評估二氧化鈦過渡金屬摻雜光催化
外文關鍵詞:Life Cycle AssessmentTitanium dioxideDoped with transition metalsPhotocatalytic
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近年來,隨著現代化工業社會持續發展與科技進步,雖使得人類生活品質不斷的升高,可是伴隨而來的卻是環境污染、破壞以及能源的匱乏。於是,人們逐漸開始著重於綠色環保概念,並且研究開發可代替化石燃料以及能夠減少環境污染的綠色產品。二氧化鈦具有光催化特性,為目前國際間受到高度重視的光催化技術產品,可以廣泛運用在除臭、分解有機污染物、防污、空氣淨化、殺菌與抗菌等用途。
本研究希望以生命週期評估思維架構評估不同過渡金屬摻雜二氧化鈦奈米材料,其製備階段及使用階段對於環境造成的衝擊大小,以做為綠色環保產品設計概念之參考。
本研究分為兩部分,第一部分為二氧化鈦的改質,一開始選用陽極氧化法進行二氧化鈦奈米管的製備,並以銀、銅、鐵、釩等不同過渡金屬進行摻雜改質,希望藉由不同過渡金屬摻雜,能夠提高二氧化鈦光催化效能,增加吸收可見光波段,以探討不同過渡金屬摻雜二氧化鈦其光催化分解能力。第二部分為不同過渡金屬摻雜二氧化鈦奈米材料之生命週期評估,分為製備階段與使用階段,收集製備階段投入的物質、能源作為生命週期盤查資料,並以甲烯藍光催化降解實驗所得到的處理效率作為使用階段評估分析之依據,以了解不同製程材料的整體環境友善性。
經生命週期評估四種不同製程之二氧化鈦奈米材料,其整體環境衝擊貢獻度為案例三(Ag-1.5Mm/0.5hr)>案例四(未摻雜奈米管)>案例一(Ag-1.5Mm/0.5hr)>案例二(Pt-1.5Mm/0.5hr),環境友善性最佳為摻鉑之二氧化鈦材料。經生命週期盤查結果,各案例間環境衝擊主要貢獻因子皆為使用階段的電力使用。

關鍵字:生命週期評估、二氧化鈦、過渡金屬摻雜、光催化。

ABSTRACT
In recent years, with the continuous development of modern industrial society and technological progress, although the quality of human life so constantly increasing, but it is accompanied by environmental pollution, destruction and lack of energy. So, people gradually began to focus on the green concept, and research and development can replace fossil fuels and to reduce environmental pollution and green products. The catalytic properties of titanium dioxide having a light for the current internationally highly regarded photocatalytic technology products can be widely used in deodorant, decomposition of organic pollutants, pollution, air purification, sterilization and antibacterial purposes.
This study hopes to assess life cycle assessment framework of thinking different transition metal-doped titanium dioxide nanomaterials, their preparation stage and the use phase impact on the environment size to use as a green product design concept of the reference.
This study will be divided into two parts, the first part is modified titanium dioxide, one began to use anodic oxidation method for preparing titania nanotubes and doped with different transition metal modified hoped that through different transition metal doping, can improve the efficiency of photocatalytic titanium dioxide, increase the absorption of visible light, in order to explore different transition metal-doped titanium dioxide photocatalytic decomposition of its ability and antibacterial capabilities. The second part is divided into different transition metal doped titanium dioxide nanomaterials life cycle assessment is divided into stages of preparation and use of evaluation stage, collecting input stage of preparation of the material, energy as a life-cycle assessment database, and methylene blue degradation experiments as the use phase assessment analysis to understand the different transition metal-doped environmentally friendly nature.
The life cycle assessment of four different processes of titanium dioxide nanomaterials, their contribution to the overall environmental impact: Case III (Ag-1.5Mm/0.5hr)> Case IV (undoped nanotubes)>Case I (Ag-1.5Mm/0.5hr)> Case II (Pt-1.5Mm/0.5hr), environmental friendliness optimal platinum-doped titanium dioxide material. The main contribution of environmental impact factors are the use of electricity.

Keywords: life cycle assessment, titanium dioxide, doped with transition metals, photocatalysis.

摘要 I
ABSTRACT I
目次 III
表目次 V
圖目次 IX
第一章 緒論 1
第一節 研究背景與動機 1
第二節 研究目的與內容 2
第三節 研究範圍與限制 3
第二章 文獻探討 5
第一節 二氧化鈦介紹 5
第二節 生命週期評估 22
第三節 生命週期評估產品環境友善性應用 42
第三章 研究方法 47
第一節 實驗流程架構 47
第二節 實驗儀器設備與藥品 49
第三節 二氧化鈦奈米管實驗方法與步驟 50
第四節 不同金屬摻雜、條件參數製備之二氧化鈦改質 53
第五節 光催化反應試驗 55
第六節 試片物化特性、微結構量測 57
第七節 產品環境友善性評估 58
第四章 結果與討論 65
第一節 未摻雜二氧化鈦奈米管其微結構及光催化能力分析 65
第二節 銀摻雜之二氧化鈦奈米管微結構、物化特性、功能性分析 71
第三節 銅摻雜之二氧化鈦奈米管微結構、物化特性、功能性分析 84
第四節 鐵摻雜之二氧化鈦奈米管功能性分析 94
第五節 釩摻雜之二氧化鈦奈米管微結構、物化特性、功能性分析 99
第六節 摻雜改質產品之環境友善性評估 106
第五章 結論與建議 145
第一節 結論 145
第二節 建議 145
參考文獻 149

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