控制表面Ti 3+ 含量分布制备可见光应答型黑色二氧化钛

发布时间：2021-04-05 11:57

　　在环境净化方面拥有高度的光催化活性,Ti02 一直是光催化研究热门材料。然而,由于Ti02自身较大的带隙能量（Ebg>3.2eV）,需要紫外光激发才能产生光催化活性,所以太阳光的可见光区域或室内光不能被用作Ti02光催化反应的光源。将Ti02进行氢化处理得到的黑色Ti02虽然近几年才被作为光催化材料研究,但可以充分吸收利用太阳光和室内光的性质使得黑色Ti02成为了研究者关注的热点课题。综合分析相关黑色Ti02的文献报告,颗粒表面Ti3+的含量及其分布对黑色Ti02可见光光催化活性的影响成为了本方向的重点研究课题。本文利用多种制备方法,用以制备出表面Ti3+的含量和分布可控的黑色Ti02颗粒样品。利用XRD,XPS,SEM,HR-TEM,BET,UV-vis等测试方法对黑色Ti02颗粒样品的物理化学性质进行分析。并通过异丙醇的光催化分解反应分析了其可见光照射下的光催化活性。本研究的目标为通过控制变量法分析总结出表面Ti3+的含量和分布对黑色Ti02的可见光光催化活性的影响,最后利用研究结果设计并制备出了具有高光催化活性的黑色Ti02材料。研究工作主要为以下三个部分:（1）以TiH2... 

【文章来源】：扬州大学江苏省

【文章页数】：67 页

【学位级别】：硕士

【部分图文】：

图１－１．光催化反应时Ｔｉ０２内部激发电子的转移［４２］??

而Ｗａｎｇ教授的研宄结果［８４］给出了黑色Ｔｉ０２可见光响应的另一种可能的原理。在??他的研究中，发现氢化处理后黑色Ｔｉ０２的价带位置没有改变。与此同时，他注意到黑??色丁丨０２表面存在大量的氧空位，如图１－３所示。??〇ｖ??７?１１?［邊?ｇ?□?１２??９?４＞／?＼〇３！?／??＃■，?ｅ?參、，４麵．??１２＇Ｊｆｔｉｉｇｚ?ｎｉｉｌｒ?ｓ，ｉＰ７＇６??图１－３．黑色Ｔｉ０２表面产生的氧空位［８４］??因此，他推测氧空位的电子捕获效应也会导致黑色Ｔｉ０２的可见光响应。氧空位的电位??位于Ｔｉ０２的价带和导带之间，因此可见光的能量虽然不足以将电子激发至导带，但足??以使得氧空位捕获电子（ｍｉｄ－ｇａｐ?ｔｒａｐ），从而间接将电子激发至导带。电子被激发至氧??空位和导带，同时价带上留下了空穴，使得黑色Ｔｉ０２可以应答可见光并催化氧化还原??反应。??１．?３光催化剂黑色Ｔｉ０２的研究方向??１．３．?１现有对光催化剂黑色Ｔｉ０２的氢气还原法制备??从原理上来说，氢化处理丁丨０２是一种直接简单的黑色Ｔｉ０２制备方法。在一定的处??理环境下

过水热法将原料四异丙氧基钛制备成纯金红石相的Ｔｉ０２颗粒。之后，将纯金红石相的??Ｔｉ〇２颗粒置于压力为２０．０ｂａｒ，气氛为纯１１２，温度为２００°Ｃ的处理环境中进行反应，５??天后得到黑色Ｔｉ〇２颗粒。按照实验预期，如图１－４所示，??Ａ?《如?Ｂｒ?浐１，?［ｅ?Ｆｘ??ＩＨＩＩＩｊ?ｉ?Ｉ?？?ｉ?＼ｊｂ）??＊°＊°＊?Ｅｖ?〇?Ｉ?（ａ）．??５?１?７５０?９５０?１１５０??５ｎｍ?＇?§?卜、＾ｉａＣｋＴｉ〇２??图１－４．氢化处理后得到的黑色丁！０２样品，（Ａ）黑色们０２样品的能带推测，（Ｂ）黑色１１０２样品的颜??色变化，（Ｃ）氢化处理前的ＨＲ－ＴＥＭ，?（Ｄ）氢化处理后黑色Ｔｉ０２样品的ＨＲ－ＴＥＭ，?（Ｅ）黒色ＴｉＯｚ??样品吸收光谱［９１］??

【参考文献】：
期刊论文
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本文编号：3119589