本文關(guān)鍵詞：金屬離子改性二氧化鈦光催化性質(zhì)的研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

《浙江大學》 2011年

金屬離子改性二氧化鈦光催化性質(zhì)的研究

王靜靜  

【摘要】：伴隨著全球工業(yè)的興起和發(fā)展,環(huán)境污染問題日益嚴重,環(huán)境治理和保護,實現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展是人類必須面對的嚴峻考驗。半導體光催化劑能夠有效地利用清潔的太陽光來降解空氣和廢水中的有機污染物,這對于環(huán)境保護和能源節(jié)約都具有重要意義。在現(xiàn)有的半導體光催化劑中,納米二氧化鈦因其廉價、無毒及對光照穩(wěn)定等特點,被認為是最有潛力的光催化材料之一,因此也成為了科學家們的研究熱點。 自1972年,Fujishima和Honda發(fā)現(xiàn)二氧化鈦的光催化性質(zhì)以后,近40年來,科學家們對提高二氧化鈦的光催化性能做了深入的探索。他們不僅開拓了諸多提高二氧化鈦光催化性能的方法,而且對光催化皮應的機理也做了很多研究。本論文主要根據(jù)半導體光催化理論,采用醋酸誘導的溶膠-凝膠(AcHE)法合成了一系列改性的二氧化鈦光催化劑,并研究了其光催化活性與機理。主要研究內(nèi)容包括： (1)采用AcHE法合成了添加低濃度的鋰(Li)、鈉(Na)、鉀(K)、銫(Cs)、鎂(Mg)、鈣(Ca)、鍶(Sr)、鋁(A1)、硅(Si)、鐵(Fe)、鈷(Co)、鎳(Ni)、鋅(Zn)、銅(Cu)、金(Au)、鈀(Pa)、錳(Mn)、錫(Sn)、鈰(Ce)、鉬(Mo)、鎢(W)、鉍(Bi)、鑭(La)、釔(Y)等23種元素的離子的二氧化鈦(M-TiO2)材料,其中,各離子的添加濃度相同。XRD結(jié)果表明,該方法合成的二氧化鈦材料均為銳鈦礦結(jié)構(gòu),晶粒尺寸為10-15nm,低濃度金屬離子的引入不會對二氧化鈦的結(jié)構(gòu)造成影響。通過在紫外光下催化降解亞甲基藍光的反應,比較了M-TiO2的光催化活性。結(jié)果表明,金屬離子的引入會影響二氧化鈦的光催化活性；有些金屬離子能夠提高二氧化鈦的光催化活性,相反,有些金屬離子的引入?yún)s顯著降低二氧化鈦的光催化活性；二氧化鈦的光催化性能是多種因素共同作用的結(jié)果,而如何抑制光生載流子的復合并延長其壽命是提高其量子產(chǎn)率的關(guān)鍵。 (2)采用AcHE溶膠凝膠法,并通過引入鈉離子(含鈉無機鹽)的方法,合成了改性納米二氧化鈦材料并考察了材料的光催化性能；通過TG、XRD、XPS、ESR等表征手段探究了合成過程中鈉離子的作用以及二氧化鈦的光催化反應機理。在合成過程中添加鈉離子,能夠明顯地提高二氧化鈦的光催化活性,與純的二氧化鈦相比,其光催化活性提高了3倍左右。XRD分析表明,添加的鈉離子沒有被摻雜進入二氧化鈦的晶格,而是以無機鹽的形式存在,并且這種無機的鈉鹽很容易被去離子水出去,而完全除去無機鈉鹽的Ti02納米材料的表面能夠產(chǎn)生大量的表面羥基基團,在紫光照條件下,這些羥基基團能夠有效地和遷移到表面的光生空穴作用,生成光催化反應的主要活性基團——羥基自由基,這是其光活性提高的主要原因。 本論文經(jīng)過對上述材料的催化效果進行比較后發(fā)現(xiàn),較高的結(jié)晶度,高比表面積以及良好的表面性質(zhì)和結(jié)構(gòu)是提高二氧化鈦的光催化活性的重要因素。通過在制備過程中引入不同的雜質(zhì)離子,能夠?qū)ι鲜鲆蛩禺a(chǎn)生各種影響,從而調(diào)控材料的光催化性能。

【關(guān)鍵詞】：
【學位授予單位】：浙江大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2011
【分類號】：O614.411;O643.32
【目錄】：

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