納米TiO2作為一種具有催化活性高、價廉、耐腐蝕性強、化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定、資源豐富等優(yōu)點的催化劑,被認(rèn)為是目前最具有廣闊應(yīng)用前景的光催化材料之一。但由于Ti02帶隙較寬(Eg=3.0-3.2eV),只能利用太陽光中的紫外線部分(僅占太陽光3-5%),不能充分利用太陽能,因此,通過改性,使二氧化鈦的光響應(yīng)范圍向可見光區(qū)域紅移,提高其對太陽能的利用,己成為目前二氧化鈦光催化研究領(lǐng)域的一大熱點。 本文利用金屬Fe與非金屬N共摻雜的方法對二氧化鈦光催化劑進(jìn)行改性研究。用溶膠-凝膠法制備了不同F(xiàn)e、N配比的共摻納米TiO2光催化劑。本方法與其他制備鐵氮共摻納米TiO2光催化劑的方法相比,具有操作簡單、耗能低、摻雜離子分布均勻等優(yōu)點。同時考察了不同N、Fe配比對納米TiO2的晶體形貌、粒徑大小以及光催化活性的影響。通過降解模擬染料廢水甲基橙溶液,確定了鐵氮共摻納米TiO2光催化劑的實驗室制備工藝及降解條件。利用XRD、SEM、 FT-IR、 UV-Vis等手段對所制得的催化劑進(jìn)行了表征。 XRD、SEM和UV-Vis的表征結(jié)果表明：鐵氮摻雜量的改變并沒有改變納米TiO2的晶體形貌,仍為球形顆粒,其中大顆...

【文章頁數(shù)】：68 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
ABSTRACT
第一章 緒論
    1.1 前言
    1.2 納米TiO₂光催化氧化的機理
        1.2.1 帶間躍遷
        1.2.2 電子-空穴對的產(chǎn)生
        1.2.3 表面反應(yīng)
    1.3 納米TiO₂的光催化應(yīng)用現(xiàn)狀
        1.3.1 污水處理
        1.3.2 空氣凈化
        1.3.3 殺菌除臭
        1.3.4 重金屬離子處理
        1.3.5 分解水制氫
    1.4 納米TiO₂光催化劑的制備
        1.4.1 氣相法
            1.4.1.1 TiCl₄高溫氫氧火焰水解法
            1.4.1.2 TiCl₄氣相氧化法
            1.4.1.3 鈦醇鹽氣相分解法
            1.4.1.4 鈦醇鹽氣相水解法
        1.4.2 液相法
            1.4.2.1 溶膠-凝膠法
            1.4.2.2 微乳液法
            1.4.2.3 沉淀法
    1.5 納米TiO₂光催化反應(yīng)速率的影響因素
        1.5.1 晶體結(jié)構(gòu)
        1.5.2 比表面積和粒徑
        1.5.3 光照強度
        1.5.4 催化劑用量
        1.5.5 溶液pH值
        1.5.6 反應(yīng)物濃度
        1.5.7 反應(yīng)器
    1.6 納米TiO₂光催化劑的改性
        1.6.1 金屬離子摻雜
            1.6.1.1 貴金屬沉積
            1.6.1.2 過渡金屬離子摻雜
            1.6.1.3 稀土金屬離子摻雜
        1.6.2 非金屬離子摻雜
        1.6.3 共摻雜
        1.6.4 表面光敏化
        1.6.5 半導(dǎo)體復(fù)合
    1.7 選題的目的、意義及研究內(nèi)容
        1.7.1 選題的目的及意義
        1.7.2 本實驗研究內(nèi)容
第二章 實驗部分
    2.1 實驗試劑及儀器
        2.1.1 實驗試劑
        2.1.2 實驗儀器
    2.2 實驗裝置
    2.3 催化劑的制備
        2.3.1 TiO₂樣品的制備
        2.3.2 N-TiO₂樣品的制備
        2.3.3 Fe-TiO₂樣品的制備
        2.3.4 氮、鐵共摻TiO₂粉末的制備
    2.4 光催化劑表征
        2.4.1 XRD X射線衍射分析
        2.4.2 FT-IR紅外吸收光譜
        2.4.3 UV-Vis紫外-可見吸收光譜
        2.4.4 SEM掃描電鏡
        2.4.5 BET表征
    2.5 光催化活性評價
第三章 N/Ti對鐵氮共摻納米TiO₂催化劑形貌及光催化性能的影響
    3.1 引言
    3.2 不同N/Ti的鐵氮共摻納米TiO₂的表征分析
        3.2.1 樣品的XRD表征分析
        3.2.2 樣品的SEM表征分析
        3.2.3 樣品的紅外吸收光譜分析
        3.2.4 樣品的紫外可見吸收光譜分析
    3.3 不同N/Ti的鐵氮共摻納米TiO₂的光催化性能
    3.4 本章小結(jié)
第四章 Fe/Ti對鐵氮共摻納米TiO₂催化劑形貌及光催化性能的影響
    4.1 引言
    4.2 不同F(xiàn)e/Ti的鐵氮共摻納米TiO₂的表征分析
        4.2.1 樣品的XRD表征分析
        4.2.2 樣品的SEM表征分析
        4.2.3 樣品的紅外吸收光譜分析
        4.2.4 樣品的紫外可見吸收光譜分析
    4.3 不同F(xiàn)e/Ti的鐵氮共摻納米TiO₂的光催化性能
    4.4 本章小結(jié)
第五章 純TiO₂、單摻雜及共摻雜納米TiO₂光催化劑形貌與光催化性能的比較
    5.1 四種不同納米TiO₂光催化劑的表征分析
        5.1.1 樣品的XRD表征分析
        5.1.2 樣品的SEM表征分析
        5.1.3 樣品的紫外-可見吸收光譜分析(UV-vis)
    5.2 四種不同納米TiO₂光催化劑的光催化性能研究
    5.3 本章小結(jié)
第六章 結(jié)論與展望
    6.1 結(jié)論
    6.2 展望
參考文獻(xiàn)
致謝
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本文編號：3788311