钛酸盐纳米材料的制备及光催化性能研究

发布时间：2017-11-28 07:08

  本文关键词：钛酸盐纳米材料的制备及光催化性能研究

  更多相关文章： 光催化 sol-gel水热法 TiO2 Bi4Ti3O12 异质结

【摘要】：随着工业的发展,环境问题受到了越来越多的关注,越来越多的研究者将目光投向了TiO2这种高效、便宜、物理化学性质稳定、且无毒的光催化剂。然而,TiO2的能带间隙较宽,只能吸收波长λ380 nm的光线,对太阳光的利用率极低;纳米TiO2在水溶液中容易团聚,不利于充分发挥其光催化性能;纳米TiO2粉体在水溶液中不易回收,容易对处理后的水造成二次污染。鉴于纳米TiO2粉体存在上述缺陷,本论文中通过对钛酸盐光催化材料的不同处理,来尝试提高光催化剂在可见光照射下的光催化性能。本论文做了以下四部分工作:1)对目前应用最广泛的TiO2进行了改性处理。通过水热法制备了颗粒尺寸为7.2nm的Fe、N共掺杂的纳米粉体。Fe、N的共掺杂有效窄化了TiO2的能带间隙,将光活性区域向可见光区域红移,有效提高了对可见光的利用率。2)采用sol-gel水热法合成了Bi4Ti3O12纳米片。sol-gel水热法是一种新型的合成氧化物的方法。与普通烧结法制备的Bi4Ti3O12粉体相比,这种方法制备的纳米薄片结构具有更高的光催化效率。主要得益于它更大的比表面积、特殊的微观形貌、活性更高的暴露表面,以及更小的颗粒尺寸,使得它能够提供更多的活性反应区域,促使光生载流子的产生并及时抑制载流子的复合过程。3)在sol-gel水热法合成Bi4Ti3O12纳米片的基础上,进行了对其A位掺杂Nd3+以及加入多壁C纳米管支撑结构,进一步提高了Bi4Ti3O12纳米片的光催化性能。Nd3+掺杂能够有效缩小BTO的能带间隙,并使内电场强度增大,促进光生载流子的分离。此外,利用C纳米管本身极佳的导电性能,提高了光生载流子的寿命,极大的提高了BNO纳米片的光催化性能。并且C纳米管的长度较大(10~30μm),方便将光催化剂从净化后的溶液中分离出来,有效抑制了对水的二次污染。4)通过水热-烧结的方式,制备了以TiO2为基的不同相异质结核壳结构。不仅有效提高了材料的比表面积,增大了材料表面的光响应活性区域,而且有效促使了光生载流子的分离,提高了光催化效率。
【学位授予单位】：华南理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TB383.1

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本文编号：1233119