本文關(guān)鍵詞：鈦酸鹽納米材料的制備及光催化性能研究

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【摘要】：隨著工業(yè)的發(fā)展,環(huán)境問(wèn)題受到了越來(lái)越多的關(guān)注,越來(lái)越多的研究者將目光投向了TiO2這種高效、便宜、物理化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定、且無(wú)毒的光催化劑。然而,TiO2的能帶間隙較寬,只能吸收波長(zhǎng)λ380 nm的光線,對(duì)太陽(yáng)光的利用率極低;納米TiO2在水溶液中容易團(tuán)聚,不利于充分發(fā)揮其光催化性能;納米TiO2粉體在水溶液中不易回收,容易對(duì)處理后的水造成二次污染。鑒于納米TiO2粉體存在上述缺陷,本論文中通過(guò)對(duì)鈦酸鹽光催化材料的不同處理,來(lái)嘗試提高光催化劑在可見光照射下的光催化性能。本論文做了以下四部分工作:1)對(duì)目前應(yīng)用最廣泛的TiO2進(jìn)行了改性處理。通過(guò)水熱法制備了顆粒尺寸為7.2nm的Fe、N共摻雜的納米粉體。Fe、N的共摻雜有效窄化了TiO2的能帶間隙,將光活性區(qū)域向可見光區(qū)域紅移,有效提高了對(duì)可見光的利用率。2)采用sol-gel水熱法合成了Bi4Ti3O12納米片。sol-gel水熱法是一種新型的合成氧化物的方法。與普通燒結(jié)法制備的Bi4Ti3O12粉體相比,這種方法制備的納米薄片結(jié)構(gòu)具有更高的光催化效率。主要得益于它更大的比表面積、特殊的微觀形貌、活性更高的暴露表面,以及更小的顆粒尺寸,使得它能夠提供更多的活性反應(yīng)區(qū)域,促使光生載流子的產(chǎn)生并及時(shí)抑制載流子的復(fù)合過(guò)程。3)在sol-gel水熱法合成Bi4Ti3O12納米片的基礎(chǔ)上,進(jìn)行了對(duì)其A位摻雜Nd3+以及加入多壁C納米管支撐結(jié)構(gòu),進(jìn)一步提高了Bi4Ti3O12納米片的光催化性能。Nd3+摻雜能夠有效縮小BTO的能帶間隙,并使內(nèi)電場(chǎng)強(qiáng)度增大,促進(jìn)光生載流子的分離。此外,利用C納米管本身極佳的導(dǎo)電性能,提高了光生載流子的壽命,極大的提高了BNO納米片的光催化性能。并且C納米管的長(zhǎng)度較大(10~30μm),方便將光催化劑從凈化后的溶液中分離出來(lái),有效抑制了對(duì)水的二次污染。4)通過(guò)水熱-燒結(jié)的方式,制備了以TiO2為基的不同相異質(zhì)結(jié)核殼結(jié)構(gòu)。不僅有效提高了材料的比表面積,增大了材料表面的光響應(yīng)活性區(qū)域,而且有效促使了光生載流子的分離,提高了光催化效率。
【學(xué)位授予單位】：華南理工大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：TB383.1

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