本文關(guān)鍵詞：非金屬（硼、氮）摻雜改性二氧化鈦的制備及光催化性能和機(jī)理研究，，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：二氧化鈦因為性質(zhì)穩(wěn)定,活性高,反應(yīng)快,無毒無害,價格低廉等優(yōu)點,成為各種領(lǐng)域最具發(fā)展?jié)摿Φ墓獯呋瘎�。但是二氧化鈦的禁帶寬度比較大,只在波長小于387.5nm的紫外光照射下有活性,而且,半導(dǎo)體載流子復(fù)合率高,量子效率低。因此如何對二氧化鈦改性,使其吸收光譜拓展至可見光范圍,以及提高其量子效率成為光催化研究的熱點。 論文簡要地論述了二氧化鈦光催化原理、制備方法、影響二氧化鈦光催化性能的因素以及二氧化鈦的改性技術(shù),同時并對目前國內(nèi)外二氧化鈦最新的研究成果進(jìn)行了詳細(xì)的論述。本研究以鈦酸丁酯為前驅(qū)物,硼酸、氨水為摻雜劑,采用溶膠凝膠法了制備非金屬硼、氮摻雜二氧化鈦光催化劑；利用X-射線衍射(XRD)、X-射線光電子能譜(XPS)及紫外-可見漫反射吸收光譜(UV-vis)等表征手段分析了摻雜前后二氧化鈦的顆粒的晶體結(jié)構(gòu)和形貌特征,分析探討摻雜元素對二氧化鈦結(jié)構(gòu)的影響；進(jìn)而通過在紫外光和可見光下光催化降解甲基橙實驗來評價樣品活性,重點考察摻雜劑量和煅燒溫度對催化劑光催化活性的影響。在此基礎(chǔ)上,探索研究非金屬摻雜二氧化鈦光催化劑降解有機(jī)物的機(jī)理。論文研究得到以下結(jié)果： (1)以鈦酸丁酯為前驅(qū)物,硼酸為摻雜劑通過溶膠凝膠法合成B摻雜二氧化鈦光催化劑。研究結(jié)果表明：在紫外光下,B摻二氧化鈦的光催化活性明顯提高,當(dāng)n(B):n(Ti)=5%,煅燒溫度為400℃時,催化降解效果最好,光照2h后,甲基橙的降解率達(dá)到60%；B摻二氧化鈦在可見光下的光催化活性沒有明顯改善,n(B):n(Ti)=10%,煅燒溫度為400℃時降解率最高,光照8h后,甲基橙的降解率為34%； (2)以鈦酸丁酯為前驅(qū)物,硼酸和氨水為摻雜劑通過溶膠凝膠法合成B和N共摻雜二氧化鈦光催化劑,研究結(jié)果表明：在紫外光下和可見光下,當(dāng)n(B):n(Ti)=10%,煅燒溫度為450℃時,催化降解效果最好,分別光照2h和8h后,甲基橙的降解率達(dá)到61%和73%；B和N之間的協(xié)同作用使催化劑活性大大提高。 (3)非金屬摻雜二氧化鈦催化機(jī)理分析：1)非金屬硼氮在二氧化鈦晶格中形成B-O-Ti. Ti-O-N結(jié)構(gòu)、Ti-O-B-N結(jié)構(gòu)和O-Ti-B-N結(jié)構(gòu),引入局部能級,拓展了二氧化鈦的光譜響應(yīng)范圍；2)硼摻雜在表面形成的B2O3以及B和N共摻雜所形成的結(jié)構(gòu)Ti-O-B-N結(jié)構(gòu)和O-Ti-B-N結(jié)構(gòu)都能加強(qiáng)載流子的分離,延長載流子的壽命。兩方面共同作用,提高了光催化活性。
【關(guān)鍵詞】：二氧化鈦 硼摻雜 硼氮共摻雜 協(xié)同作用
【學(xué)位授予單位】：浙江工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2014
【分類號】：X703;O643.36
【目錄】：

• 摘要3-5
• ABSTRACT5-11
• 1 文獻(xiàn)綜述11-31
• 1.1 二氧化鈦光催化機(jī)理12-13
• 1.2 二氧化鈦制備方法13-16
• 1.2.1 物理法13-14
• 1.2.2 氣相法14-15
• 1.2.3 液相法15-16
• 1.3 影響二氧化鈦光催化活性的因素16-21
• 1.3.1 二氧化鈦晶體結(jié)構(gòu)16-17
• 1.3.2 晶格缺陷17-18
• 1.3.3 比表面積18
• 1.3.4 晶粒尺寸18-19
• 1.3.5 煅燒溫度19
• 1.3.6 反應(yīng)體系19-21
• 1.4 改性二氧化鈦催化劑常用的方法21-29
• 1.4.1 貴金屬沉積21-22
• 1.4.2 半導(dǎo)體復(fù)合22-23
• 1.4.3 半導(dǎo)體光敏化23-24
• 1.4.4 金屬離子摻雜24-25
• 1.4.5 非金屬元素?fù)诫s25-28
• 1.4.6 兩種元素?fù)诫s28-29
• 1.5 本論文研究的目的、意義和內(nèi)容29-31
• 2 硼摻雜二氧化鈦的制備及光催活性研究31-47
• 2.1 引言31-32
• 2.2 實驗部分32-36
• 2.2.1 實驗試劑32-33
• 2.2.2 實驗設(shè)備33
• 2.2.3 催化劑的制備33-34
• 2.2.4 催化劑表征手段34
• 2.2.5 光催化活性實驗34-36
• 2.3 催化劑表征結(jié)果分析36-39
• 2.3.1 X-射線衍射(XRD)分析36
• 2.3.2 X-射線光電子能譜(XPS)分析36-38
• 2.3.3 紫外-可見光吸收光譜分析38-39
• 2.4 光催化活性評價39-45
• 2.4.1 不同硼含量對催化劑活性的影響39-41
• 2.4.2 不同煅燒溫度對催化劑活性的影響41-42
• 2.4.3 催化劑用量對催化劑活性的影響42-43
• 2.4.4 反應(yīng)液不同初始pH對催化劑活性的影響43-45
• 2.5 硼摻雜二氧化鈦光催化機(jī)理分析45
• 2.6 本章小結(jié)45-47
• 3 硼氮共摻雜二氧化鈦制備及光催化活性研究47-63
• 3.1 引言47-48
• 3.2 實驗部分48-50
• 3.2.1 實驗試劑48
• 3.2.2 實驗設(shè)備48
• 3.2.3 催化劑的制備48-49
• 3.2.4 催化劑表征手段49
• 3.2.5 光催化活性實驗49-50
• 3.3 催化劑的表征結(jié)果分析50-54
• 3.3.1 X-射線衍射(XRD)分析50-51
• 3.3.2 X-射線光電子能譜(XPS)分析51-53
• 3.3.3 紫外-可見光吸收光譜分析53-54
• 3.4 光催化活性評價54-59
• 3.4.1 硼摻雜量對催化劑活性的影響54-55
• 3.4.2 硼氮共摻對催化劑活性的影響55-57
• 3.4.3 煅燒溫度對催化劑活性的影響57-58
• 3.4.4 催化劑用量對催化劑活性的影響58-59
• 3.4.5 反應(yīng)液不同初始pH對催化劑活性的影響59
• 3.5 硼和氮共摻雜二氧化鈦光催化機(jī)理分析59-61
• 3.6 本章小結(jié)61-63
• 4 結(jié)論與建議63-65
• 4.1 結(jié)論63-64
• 4.2 建議64-65
• 參考文獻(xiàn)65-72
• 致謝72-73
• 攻讀碩士學(xué)位期間發(fā)表的學(xué)術(shù)論文73

【參考文獻(xiàn)】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前7條

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  本文關(guān)鍵詞：非金屬（硼、氮）摻雜改性二氧化鈦的制備及光催化性能和機(jī)理研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

本文編號：336571