二氧化鈦（TiO₂）作為一種最常見且備受關注的半導體光催化材料,因其制備成本低、環(huán)境友好、化學性能穩(wěn)定等特點,在環(huán)境和能源等領域得到廣泛應用。由于二氧化鈦通常顯示為白色且具有較寬的能隙（銳鈦礦3.2 eV,金紅石3 eV）,導致了二氧化鈦僅能吸收利用紫外光,而紫外光只占據(jù)太陽光能量的4⁵%,對于占據(jù)太陽光大部分能量的可見光以及近紅外光無法有效利用。因此如何促使二氧化鈦對可見光產生光響應,提升二氧化鈦的可見光催化性能,便引起了人們廣泛關注。近年來大量關于黑色二氧化鈦的報道指明,黑色二氧化鈦由于具有獨特的非晶殼-結晶核結構,以及自摻雜的氧空位和表面三價鈦Ti³⁺的特點,導致更窄的禁帶寬度以及更快的光生載流子遷移速率,因此顯示出優(yōu)異的可見光催化活性,實際應用中可借助其催化性能使光催化降解染料和光催化裂解水產氫。二氧化鈦經過持續(xù)的高溫氫氣還原處理,其顏色由白色漸漸變?yōu)榛疑蛘吆谏?氫氣還原的方法可以有效的還原TiO₂并產生氧空位以及三價鈦,這對于提高光催化性能具有積極作用。但是利用氫氣高溫還原的方法因其復雜... 

【文章來源】：華東師范大學上海市 211工程院校 985工程院校 教育部直屬院校

【文章頁數(shù)】：50 頁

【學位級別】：碩士

【部分圖文】：

二氧化鈦光催化機理示意圖

成的灰色二氧化鈦的 XRD 衍射圖譜，紅線代表 Ti420，藍線代表 Ti360-2 顯示了三個樣品的 X 射線衍射(XRD)圖譜。從圖中可以看出品中占主要成分，并且少量金紅石和板鈦礦出現(xiàn)在所有樣品中時，銳鈦礦(101)晶面的信號顯著增強，這時因為 TiO2的結晶度密切相關[81]。在合成的樣品中，等離子體溫度主要取決于輝放電功率越高，熱處理溫度越高，這導致 TiO2-x納米顆粒具有過 Scherrer 方程 Dhk1=Kλ/Bcosθ 可以計算粒子尺寸，其中 D粒子尺寸，K=0.89 是 Sherrer's 系數(shù)，λ 是 X 射線波長，B 是選寬，θ 是布拉格衍射角。對于合成的 Ti300，Ti360 和 Ti420， 6.90, 7.37 和 7.88 nm。

圖 3-5(a)給出了所有樣品的紫外可見漫反射光譜(DRS)。當與 P25(購自Degussa 的商業(yè) TiO2)相比，灰色 TiO2-x在可見光甚至近紅外光表現(xiàn)顯著的吸收。如 3-5(a)插圖所示，當放電功率增加時，制備的 TiO2-x的顏色變深，這與可見光吸收增強結果一致。如圖 3-5(b)所示，所制備的灰色 TiO2-x的吸收帶隙向長波長移動，并且 Ti300，Ti360 和 Ti420 的相應帶隙分別為 2.99,2.96 和 2.91eV�；疑玊iO2-x的窄帶隙可能是由于氧空位或三價鈦引起的摻雜能級導致，也可能因為銳鈦礦與金紅石之間的能級帶狀排列[83,84]。根據(jù)顏色的變化，我們推斷制備的灰色TiO2中可能存在自摻雜 Ti3+。有趣的是，在空氣環(huán)境中暴露 3 個月后，所制備的灰色 TiO2-x粉末未出現(xiàn)明顯的褪色，這意味著灰色 TiO2-x中的缺陷非常穩(wěn)定。3.2.4 X 光電子能譜儀 XPS 分析

【參考文獻】：
期刊論文
[1]Review of the progress in preparing nano TiO2: An important environmental engineering material[J]. Yan Wang,Yiming He,Qinghua Lai,Maohong Fan.  Journal of Environmental Sciences. 2014(11)
[2]酸催化水解法制備可見光響應N摻雜納米TiO2催化劑[J]. 劉守新,陳孝云,陳曦.  催化學報. 2006(08)



本文編號：3269634