由于在紫外光下具有優(yōu)異的光催化性能,二氧化鈦是目前研究和應(yīng)用最廣泛的一種半導(dǎo)體光催化劑。為了拓展二氧化鈦的光響應(yīng)范圍至可見光區(qū)域,以提高其太陽光利用效率,摻雜、氫化、染料敏化和半導(dǎo)體復(fù)合等改性方法被相繼提出。鈣鈦礦型氧化物的化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定,種類繁多,很多具有鐵電性。兩者復(fù)合后能有效拓寬二氧化鈦的光響應(yīng)范圍,并在一定程度上抑制光生載流子的過快復(fù)合。此外,一個清晰且鍵合緊密的高質(zhì)量異質(zhì)結(jié)界面對于光生電子空穴對的分離和輸運以及最終的光催化活性是至關(guān)重要的。本文采用二次水熱法成功制備了具有高質(zhì)量異質(zhì)結(jié)界面的TiO2/PbTiO3單晶異質(zhì)結(jié)納米纖維復(fù)合材料和納米片復(fù)合材料,并系統(tǒng)研究了樣品的微結(jié)構(gòu)及其可見光催化性能,取得了以下創(chuàng)新性成果：（1）采用二次水熱和后續(xù)熱處理的方法,以氨水作為礦化劑,成功制備了具有優(yōu)良可見光催化性能的TiO2/PbTiO3單晶異質(zhì)結(jié)納米纖維復(fù)合材料。在納米纖維復(fù)合材料TiO2/PbTiO3 TBOT:0.4 ml中,銳鈦礦相的二氧化鈦八面體納米晶（直徑在30 nm左右,長度在50～80 nm之間）生長在鈣鈦礦相PbTiO3納米纖維表面,形成了一個清晰且鍵合緊密的高質(zhì)量異質(zhì)... 

【文章來源】：浙江大學(xué)浙江省 211工程院校 985工程院校 教育部直屬院校

【文章頁數(shù)】：86 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【部分圖文】：

圖１．１二氧化鐵的扉體結(jié)構(gòu)（ａ）銳鐵礦化腳金紅石相??Ｆｉｇ?１．１?Ｔｈｅ?ｃｒｙｓ化?１?Ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ?ｏｆ?Ｔｉ〇２：?（ａ）?ａｎａｔａｓｅ?ｐｈａｓｅ；?（ｂ）?ｒｕｔｉｌｅ?ｐｈａｓｅ??

化中存在自由基間接反應(yīng)機(jī)理，同時對該光催化反應(yīng)中各基元反應(yīng)的特征時間進(jìn)??行了測定這里我們根據(jù)Ｈｏｆｆｍａｎｎ的理論來解釋二氧化化的光僅化反應(yīng)過??程，并Ｗ圖１．２來對其進(jìn)行表述。??ａｃｃｅ?腳？－??小?４??Ｊ翻游齡ｎ掛Ｉ）??ｅ－？？心?＼??身冢（ｉ）?Ｉ??Ｘ．卵??Ｅｎｅｒｇｙ?ｌｅｖｅｌ??Ｑｘｉｄａｉｏｎ?（ｉｉｉ）??ｄｏｒｏｒ??圖１．２二氧化欽的光傕化反應(yīng)過程：（ｉ）對光子的吸收及光生載流子的生成；（ｉｉ）載流子的??分離和轉(zhuǎn)移：（ｉｉ）?ａ：電子空穴對轉(zhuǎn)移到二氧化錢表面，（ｉｉ）ｂ：載流子發(fā)生復(fù)合；（ｉｉｉ）在二氧??化鐵表面活化點發(fā)生氧化還原反應(yīng)??Ｆｉｇｕｒｅ?１．２?Ｒｅａｃｔｉｏｎ?ｐｒｏｃｅｓｓ?ｉｎ?Ｔｉ〇２?ｐｈｏ化ｃａｔａｌｙｓｉｓ：貨?ｐｈｏ化ｎ?ａｂｓｏｒｐｔｉｏ日犯ｄ?ｃａｒｒｉｅｒｓ?ｇｅｎｅｒａｔｉｏｎ；??（巧?ｅｌｅｃｔｒｏｎ－ｈｏｌｅ?ｐａｉｒ?ｓｅｐａｒａｔｉｏｎ?ａｎｄ?ｍｉｇｒａｔｉｏｎ：?（ｉｉ）?ａ：化化ｅ?ｓｕｒｆａｃｅ?ａｃｔｉｖｅ?ｓｉｔｅｓ?ｏｆ?Ｔｉ〇２，?（ｉｉ）?ｂ：化??ｒｅｃｏｍｂｉｎａｔｉｏｎ；?ｙｉｉ）?ｒｅｄｏｘ?Ｋａｃｔｉｏｎ?ａｔ?化ｅ?ｓｕｒｆａｃｅ?ａｃｔｉｖｅ?ｓｉ化ｓ?ｏｆ?Ｔｉ〇２．??整個反應(yīng)過程的第一步就是光生載流子的生成（如公式１．１），如圖１．２?（ｉ）??所示。這個過程發(fā)生的關(guān)鍵就是入射光子的能量要大于二氧化鐵的帶隙。經(jīng)過換??算，可Ｌ乂得出對于銳鐵礦型二氧化鐵來說

催化劑懸浮在水溶液或電解質(zhì)溶液中時，會導(dǎo)致表面的電荷密度與體相電荷密度??之間存在差異，從而會在半導(dǎo)體材料的近表面區(qū)域形成空間電荷層，即肖特基勢??壘，導(dǎo)致其能帶發(fā)生彎曲（如圖１．３），其表面和體相的能帶位置處在不同勢能面??上，最終使得電子空穴對發(fā)生分離，并且轉(zhuǎn)移到二氧化鐵表面，如圖１．２（ｉｉ）ａ。??另一方面，電子和空穴也有可能在二氧化鐵內(nèi)部或表面發(fā)生復(fù)合，如圖１．２?（ｉｉ）??ｂ所示，并且發(fā)生復(fù)合的速率很快，如果沒有合適的載流子俘獲劑，通過光吸收??儲存的載流子會在ｌ〇－６￣ｌ〇－ｉ５ｓ之內(nèi)消耗完而且復(fù)合容易發(fā)生在二氧化鐵晶??體的缺陷或邊界處。??ＨＪｍ１？ｙｅｒ｜?Ｉ?？?＾＾ｔｏｏｆｅｅｄｄｏｎｏｒ???戶一?ｎ－ｔｙｐｅ?ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ??ｅｌ?既ｔｒｏｉｙｔｅ?ｇ?；??－鄉(xiāng)Ｂ?：??戶……?：?么??０?＞?班?按??ｇ????—???：？：？＊＜?Ａ－?良。－ｑｕ??＾?－ｑＵ（Ｒ／Ｏｘ）?＼?：?Ｉ???技??圖１．３電解質(zhì)溶液中二氧化鐵的能級彎曲示意圖??Ｆｉｇｕｒｅ?１．３?也ｅ?ｂａｎｄ?ｂｅ己ｄｉｎｇ?ｄｉａｇｒａｍ?ｏｆ?Ｔｉ〇２?ｉｎ?ｅｌｅｃｔｒｏｌｙｔｅ?ｓｏｌｕｔｉｏｎ??最后一個基本過程是發(fā)生在二氧化鐵的表面活性點上的氧化還原反應(yīng)，如??圖１．２（ｉｉｉ）。轉(zhuǎn)移到催化劑表面的載流子與二氧化鐵表面上所吸附的氧氣或水發(fā)生??氧化還原反應(yīng)，生成具有強(qiáng)氧化性的自由基，這些自由基團(tuán)有’ＯＯＨ、＊〇２－和‘ＯＨ??等（公式１．２￣１．８）。最后，這里具有強(qiáng)氣化性的自由基能夠和有機(jī)污染物迅速反應(yīng)，??把它們最終降解成水

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
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博士論文
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[3]鈣鈦礦氧化物納米結(jié)構(gòu)的水熱合成、表征及性能研究[D]. 王永剛.浙江大學(xué) 2009
[4]鈣鈦礦和前鈣鈦礦氧化物納米材料的制備、結(jié)構(gòu)與性能研究[D]. 任召輝.浙江大學(xué) 2008

碩士論文
[1]Ag,N共摻雜改性負(fù)載型納米二氧化鈦的制備、表征及光催化性能的研究[D]. 趙芳.寧夏大學(xué) 2013



本文編號：3419267