本文關(guān)鍵詞：摻雜型黑色二氧化鈦的制備及其光催化性能研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：二氧化鈦?zhàn)鳛橐环N應(yīng)用非常廣泛的半導(dǎo)體材料,帶隙寬度大約為3.2eV僅能吸收利用5%的太陽(yáng)光,但由于其在產(chǎn)氫、光催化分解有機(jī)污染物以及太陽(yáng)能電池等方面有著廣泛的應(yīng)用,因而引起了廣泛的關(guān)注和研究。大量的研究工作(元素?fù)诫s;氧缺陷)通過(guò)改變它的能帶結(jié)構(gòu)來(lái)提高材料的可見(jiàn)光吸收性能。然而改性后的材料對(duì)可見(jiàn)光能量的捕獲吸收能力依舊有所欠缺,這主要是因?yàn)楦男詻](méi)有足夠有效地提高其對(duì)可見(jiàn)光的吸收能力;同時(shí)摻雜形成了光生載流子的新的復(fù)合中心。近來(lái),以氫化還原方法來(lái)制備而成的黑色二氧化鈦以其出色的對(duì)紫外光、可見(jiàn)光和近紅外光的吸收能力,引起了光催化領(lǐng)域的極大關(guān)注。研究證明黑色二氧化鈦有效地提高了催化劑的可見(jiàn)光催化性能。本文制備了黑色N-TiO_2、Ni-TiO_2和N-Ni-TiO_2三種改性的TiO_2光催化劑,通過(guò)對(duì)羅丹明B和甲基橙的光催化降解結(jié)果分析,分別研究了三種催化劑對(duì)兩種染料的光催化降解能力以及反應(yīng)機(jī)理。采用XPS、FT-IR、TEM、XRD、BET、Raman、UV-vis、EPR等表征方法對(duì)黑色N-TiO_2、Ni-TiO_2和N-Ni-TiO_2三種改性的TiO_2光催化劑進(jìn)行表征分析。研究結(jié)果表明N元素的摻雜量和焙燒溫度對(duì)材料的催化性能有影響,黑色氮摻雜二氧化鈦的帶隙大約為2.05eV,具備非常出色的可見(jiàn)光吸收性能。當(dāng)?shù)氐膿诫s量為0.1mol時(shí),450℃焙燒制備得到的TiO_2催化效率最高,光照150分鐘對(duì)RhB的去除率為93.64%,對(duì)MO的去除率為93.27%。研究結(jié)果表明鎳元素的摻雜量和焙燒溫度對(duì)黑色Ni-TiO_2的催化性能有影響,鎳元素與四丁基鈦酸酯中鈦元素的摩爾比為2%時(shí),450℃焙燒制備得到的TiO_2催化性能最為佳。可見(jiàn)光光照150分鐘對(duì)RhB的去除率為95.86%,對(duì)MO的去除率為95.38%。黑色氮鎳共摻雜TiO_2的帶隙約為1.82eV,可以充分利用可見(jiàn)光,實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明:氮元素?fù)诫s量為0.1mol時(shí),硝酸鎳的鎳元素與四丁基鈦酸酯中鈦元素摩爾比為2%,焙燒溫度為450℃時(shí),樣品對(duì)RhB和MO的降解效率最高�？梢�(jiàn)光光照150分鐘,羅丹明B的去除率為98.26%,對(duì)甲基橙的去除率為98.18%。
【關(guān)鍵詞】：黑色二氧化鈦 氮摻雜 鎳摻雜 可見(jiàn)光 羅丹明B 甲基橙
【學(xué)位授予單位】：黑龍江大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：O643.36;X703
【目錄】：

• 中文摘要3-5
• Abstract5-12
• 第1章 緒論12-24
• 1.1 概述12
• 1.2 TiO_2光催化材料概述12-15
• 1.2.1 TiO_2光催化氧化技術(shù)的研究背景12-13
• 1.2.2 TiO_2光催化的基本原理13-14
• 1.2.3 半導(dǎo)體的能帶位置14-15
• 1.3 影響TiO_2光催化反應(yīng)的因素15-17
• 1.3.1 晶相結(jié)構(gòu)的影響15-16
• 1.3.2 粒徑尺寸的影響16
• 1.3.3 晶格缺陷的影響16-17
• 1.3.4 pH值影響17
• 1.3.5 其他外在原因的影響17
• 1.4 改性TiO_2光催化劑的研究進(jìn)展17-22
• 1.4.1 金屬離子摻雜18-19
• 1.4.2 非金屬元素?fù)诫s改性19
• 1.4.3 半導(dǎo)體復(fù)合19-20
• 1.4.4 貴金屬沉積20-21
• 1.4.5 染料光敏化21-22
• 1.5 本課題的意義和研究?jī)?nèi)容22-24
• 1.5.1 研究意義22-23
• 1.5.2 課題主要內(nèi)容23-24
• 第2章 實(shí)驗(yàn)材料與方法24-35
• 2.1 實(shí)驗(yàn)試劑和設(shè)備24-26
• 2.1.1 主要實(shí)驗(yàn)試劑24-25
• 2.1.2 主要試驗(yàn)儀器和設(shè)備25-26
• 2.2 材料表征方法26-29
• 2.2.1 X-射線粉末衍射（XRD）26
• 2.2.2 拉曼光譜（Raman）26-27
• 2.2.3 X-射線光電子能譜（XPS）27
• 2.2.4 傅立葉紅外光譜（FT-IR）27-28
• 2.2.5 N2物理吸附-脫附28
• 2.2.6 紫外-可見(jiàn)漫反射光譜28-29
• 2.2.7 透射電子顯微鏡29
• 2.3 樣品合成方案29-31
• 2.4 材料光催化性能的評(píng)價(jià)方法31-35
• 2.4.1 模型污染物的選擇31-32
• 2.4.2 模型污染物標(biāo)準(zhǔn)曲線的繪制32-35
• 第3章 黑色氮摻雜TiO_2的制備及光催活性的研究35-57
• 3.1 引言35
• 3.2 黑色氮摻雜二氧化鈦的制備35-36
• 3.3 催化劑表征36-47
• 3.3.1 XRD分析36-38
• 3.3.2 Raman譜圖38-39
• 3.3.3 表面元素及基團(tuán)分析39-41
• 3.3.4 FT-IR分析41-42
• 3.3.5 UV-vis分析42-44
• 3.3.6 VB XPS分析44-45
• 3.3.7 BET分析45-46
• 3.3.8 表觀形貌分析46-47
• 3.4 黑色N-TiO_2光催化降解有機(jī)染料影響因素的研究47-55
• 3.4.1 N元素的摻雜量對(duì)MO和RhB降解的影響47-48
• 3.4.2 焙燒溫度對(duì)降解MO和RhB的影響48-49
• 3.4.3 不同TiO_2光催化劑對(duì)RhB的降解效果研究49-50
• 3.4.4 羅丹明B的紫外光降解動(dòng)力學(xué)研究50-51
• 3.4.5 不同TiO_2光催化劑對(duì)MO的降解效果研究51-52
• 3.4.6 甲基橙（MO）的可見(jiàn)光降解動(dòng)力學(xué)研究52-53
• 3.4.7 光催化性能的穩(wěn)定性測(cè)試53-54
• 3.4.8 光催化機(jī)理分析54-55
• 3.5 本章小結(jié)55-57
• 第4章 黑色鎳摻雜TiO_2的制備及光催化性能研究57-80
• 4.1 引言57
• 4.2 黑色鎳摻雜TiO_2的制備方法57-58
• 4.3 催化劑的表征58-69
• 4.3.1 XRD譜圖分析58-59
• 4.3.2 Raman譜圖分析59-60
• 4.3.3 表面元素及基團(tuán)分析60-64
• 4.3.4 FT-IR分析64-65
• 4.3.5 UV-vis分析65-66
• 4.3.6 VB XPS分析66-67
• 4.3.7 BET分析67-68
• 4.3.8 TEM分析68-69
• 4.4 黑色鎳摻雜二氧化鈦光催化降解有機(jī)染料影響因素的研究69-78
• 4.4.1 Ni的摻雜量對(duì)降解甲基橙和RhB的影響69-70
• 4.4.2 焙燒溫度對(duì)降解MO和RhB的影響70-71
• 4.4.3 不同TiO_2光催化劑對(duì)RhB的降解效果研究71-72
• 4.4.4 RhB的可見(jiàn)光降解動(dòng)力學(xué)分析72-74
• 4.4.5 不同TiO_2光催化劑對(duì)MO的降解效率分析74-75
• 4.4.6 MO的可見(jiàn)光降解動(dòng)力學(xué)研究75-76
• 4.4.7 光催化劑光催化性能的穩(wěn)定性測(cè)試76-77
• 4.4.8 光催化機(jī)理分析77-78
• 4.5 本章小結(jié)78-80
• 第5章 黑色氮鎳共摻雜TiO_2的制備及光催化性能研究80-101
• 5.1 引言80
• 5.2 黑色氮鎳摻雜二氧化鈦的制備80-81
• 5.3 催化劑的表征81-93
• 5.3.1 XRD分析81-83
• 5.3.2 Raman譜圖83-84
• 5.3.3 表面元素及基團(tuán)分析84-88
• 5.3.4 FT-IR分析88-89
• 5.3.5 UV-vis分析89-91
• 5.3.6 BET分析91-92
• 5.3.7 TEM分析92-93
• 5.4 黑色N-Ni-TiO_2光催化降解有機(jī)染料影響因素的研究93-100
• 5.4.1 氮元素的摻雜量對(duì)降解甲基橙的影響93-94
• 5.4.2 Ni與Ti的摩爾比對(duì)降解MO和RhB的影響94-95
• 5.4.3 焙燒溫度對(duì)降解MO和RhB的影響95-96
• 5.4.4 不同TiO_2光催化劑對(duì)MO的降解效果研究96-97
• 5.4.5 不同Ti_O2光催化劑對(duì)RhB的降解效果研究97-98
• 5.4.6 光催化性能的穩(wěn)定性測(cè)試98-99
• 5.4.7 光催化機(jī)理分析99-100
• 5.5 本章小結(jié)100-101
• 結(jié)論101-104
• 參考文獻(xiàn)104-115
• 致謝115-116
• 攻讀學(xué)位期間所獲得的成果116
• 攻讀學(xué)位期間申請(qǐng)專利116

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