本文關(guān)鍵詞：摻雜二氧化鈦光催化劑的制備、表征及可見光光催化性能，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】： 自1972年Fujishima和Honda發(fā)現(xiàn)Ti02電極光解水以來,二氧化鈦半導(dǎo)體光催化材料由于在水和空氣凈化及太陽能轉(zhuǎn)化方面具有廣泛的潛在應(yīng)用前景而被人們深入研究。Ti02的禁帶較寬(銳鈦礦為3.2 eV),只能被紫外光激發(fā),不能充分利用太陽光,限制了它在實(shí)際中的應(yīng)用。對其進(jìn)行摻雜改性,使其成為能夠被可見光激發(fā)的光催化劑,多年來成為光催化研究領(lǐng)域的熱點(diǎn)。本文主要圍繞摻雜Ti02可見光光催化劑的合成、表征和性能等方面的研究開展了如下工作： 以鈦酸鹽納米管為前驅(qū)體和硝酸鐵為摻雜劑,通過浸漬煅燒的方法制備了Fe3+摻雜Ti02納米棒光催化劑。所制備的樣品用掃描電鏡,透射電鏡,X射線衍射,X射線光電子能譜,N：吸附-脫附和紫外可見漫反射光譜進(jìn)行了表征。以丙酮作為污染物,來測定樣品在空氣中的可見光光催化活性。光催化試驗(yàn)表明,Fe3+摻雜增強(qiáng)了Ti02納米棒可見光光催化活性,當(dāng)鐵鈦原子比在0.1-1.0%的摻雜濃度時(shí),其光催化活性高于商用Degussa P25和沒有摻雜Ti02納米棒。尤其是當(dāng)鐵鈦原子比在0.5%時(shí),Fe3+摻雜Ti02納米棒的光催化活性是P25的2倍多。這種高活性是下列因素協(xié)同作用的結(jié)果：一維納米結(jié)構(gòu)增強(qiáng)載流子的傳輸,Fe3+摻雜增強(qiáng)了對光子的吸收和對可見光的響應(yīng)范圍,縮小了Ti02的禁帶寬度以及降低了其光生電子和空穴的復(fù)合速率。同時(shí),我們也采用第一性原理對Fe3+摻雜Ti02納米棒的電子結(jié)構(gòu)進(jìn)行了研究和討論。 以水熱合成法制備的高能面Ti02納米片為前驅(qū)體和硫脲為摻雜劑,采用熱處理的方法制備了高可見光活性的氮和硫共摻雜的高能面Ti02納米片光催化劑。摻雜劑硫脲的含量影響熱處理后摻雜樣品的結(jié)晶程度和晶粒尺寸。N、S共摻雜通過N2p、S3p軌道和02p軌道間的雜化,降低了摻雜后高能面Ti02納米片光催化劑的禁帶寬度,從而使摻雜的Ti02納米片具有強(qiáng)的吸收可見光光子的能力,且使摻雜后的Ti02納米片對光的響應(yīng)吸收范圍拓寬到可見光區(qū)。當(dāng)前驅(qū)物中新制的Ti02粉末和硫脲(CS(NH2)2)的物質(zhì)的量比為2：1時(shí),可見光光催化降解對氯苯酚的速率達(dá)到最大值,且超過了P25。此外,我們也采用第一性原理對N、S共摻雜Ti02納米片的能帶結(jié)構(gòu)和電子結(jié)構(gòu)進(jìn)行了研究和討論。
【關(guān)鍵詞】：光催化 可見光 摻雜 納米棒 納米片
【學(xué)位授予單位】：武漢理工大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2010
【分類號(hào)】：O643.36
【目錄】：

• 摘要4-5
• Abstract5-7
• 目錄7-10
• 第一章 緒論10-28
• 1.1 引言10-11
• 1.2 半導(dǎo)體光催化技術(shù)11-17
• 1.2.1 半導(dǎo)體光催化機(jī)理11-13
• 1.2.2 光催化劑本身影響因素13-15
• 1.2.3 環(huán)境因素影響15-17
• 1.2.3.1 光源與光強(qiáng)15-16
• 1.2.3.2 pH值16
• 1.2.3.3 反應(yīng)溫度16
• 1.2.3.4 離子16-17
• 1.3 二氧化鈦光催化材料的制備17-20
• 1.3.1 物理方法17
• 1.3.2 化學(xué)法17-20
• 1.3.2.1 均勻沉淀法制備納米Ti0217-18
• 1.3.2.2 溶膠—凝膠法18-19
• 1.3.2.3 反膠團(tuán)或W/O微乳液法19
• 1.3.2.4 TiCl_4氣相氧化法19-20
• 1.3.2.5 水熱法20
• 1.4 二氧化鈦光催化材料的應(yīng)用現(xiàn)狀與發(fā)展20-22
• 1.4.1 在化學(xué)工業(yè)中的利用21
• 1.4.2 在電子工業(yè)產(chǎn)品中的應(yīng)用21
• 1.4.3 在環(huán)保方面的應(yīng)用21-22
• 1.4.4 在化妝品工業(yè)中的應(yīng)用22
• 1.4.5 在醫(yī)藥衛(wèi)生和食品加工領(lǐng)域的應(yīng)用22
• 1.5 二氧化鈦在應(yīng)用中需要解決的問題22-24
• 1.6 TiO_2光催化劑的改性技術(shù)24-27
• 1.6.1 貴金屬沉積24
• 1.6.2 金屬離子與非金屬元素?fù)诫s24-25
• 1.6.3 二氧化鈦的光敏化25-26
• 1.6.4 半導(dǎo)體藕合26
• 1.6.5 二氧化鈦光催化劑的可見光化26-27
• 1.7 選題的目的與意義27-28
• 第二章 可見光活性的Fe摻雜TiO_2納米棒光催化劑的制備,表征及其電子結(jié)構(gòu)的第一性原理研究28-44
• 2.1 引言28-29
• 2.2 實(shí)驗(yàn)部分29-32
• 2.2.1 鈦酸鹽納米管的制備29
• 2.2.2 Fe摻雜的TiO_2納米棒的制備29-30
• 2.2.3 樣品的表征30
• 2.2.4 羥基自由基的測定30-31
• 2.2.5 光催化活性的測定31-32
• 2.2.6 計(jì)算的細(xì)節(jié)32
• 2.3 結(jié)果與討論32-43
• 2.3.1 鐵摻雜二氧化鈦的形貌與結(jié)構(gòu)32-33
• 2.3.2 X射線衍射分析33-35
• 2.3.3 光電子能譜分析35-37
• 2.3.4 比表面積和孔分布37
• 2.3.5 紫外可見光漫反射光譜37-38
• 2.3.6 羥基自由基分析38-39
• 2.3.7 光催化活性分析39-42
• 2.3.8 理論計(jì)算42-43
• 2.4 本章小結(jié)43-44
• 第三章 N、S共摻雜高能面TiO_2納米片的制備及其可見光光催化活性44-57
• 3.1 引言44-45
• 3.2 實(shí)驗(yàn)部分45-47
• 3.2.1 樣品的制備45-46
• 3.2.2 樣品的表征46
• 3.2.3 光催化性能46-47
• 3.2.4 計(jì)算的細(xì)節(jié)47
• 3.3 結(jié)果與討論47-56
• 3.3.1 摻雜二氧化鈦的形貌與結(jié)構(gòu)47-48
• 3.3.2 X射線衍射分析48-50
• 3.3.3 紫外可見光漫反射率光譜50
• 3.3.4 XPS分析50-52
• 3.3.5 比表面積與孔分布52-54
• 3.3.6 光催化活性分析54-55
• 3.3.7 理論計(jì)算55-56
• 3.4 本章小結(jié)56-57
• 第4章 結(jié)論57-58
• 參考文獻(xiàn)58-66
• 碩士期間已發(fā)表和待發(fā)表的研究論文66-67
• 致謝67

【引證文獻(xiàn)】

中國碩士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫 前6條

1 辛玲;網(wǎng)絡(luò)狀納米TiO_2及其復(fù)合物的制備與應(yīng)用研究[D];湘潭大學(xué);2011年

2 陳影聲;靜電紡絲法制備TiO_2及其光催化行為的研究[D];福建師范大學(xué);2011年

3 徐克濤;納米二氧化鈦薄膜材料制備及光催化性能研究[D];大連理工大學(xué);2012年

4 楊波;含鈦多元多孔光催化材料的制備及其性能的研究[D];沈陽理工大學(xué);2012年

5 陳金壘;鈦基多元光催化材料的制備與性能研究[D];沈陽理工大學(xué);2013年

6 郭盛;新型Fe_2O_3/氧化石墨烯催化劑的制備及其吸附與可見光Fenton降解有機(jī)污染物的研究[D];武漢理工大學(xué);2013年

  本文關(guān)鍵詞：摻雜二氧化鈦光催化劑的制備、表征及可見光光催化性能，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

，

本文編號(hào)：460783