光催化剂二氧化钛的掺杂改性研究

发布时间：2017-05-10 06:14

  本文关键词：光催化剂二氧化钛的掺杂改性研究，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：近年来,为解决世界性的环境污染问题和能源危机,人们越来越多的把目光聚集到光催化剂二氧化钛上。由于二氧化钛具有低毒、易合成、长期稳定、效率高和价格低廉等特点,符合工业生产的必要条件,但是其只对范围很窄的紫外光具有光催化活性又限制了进一步的大规模工业应用。从2001年以来,许多学者都致力于研究如何通过金属离子和非金属离子掺杂二氧化钛来提高其光催化活性,取得了丰硕的科研成果。 本文的主要内容是系统研究两种掺杂改性二氧化钛的方法——铁掺杂二氧化钛和氮掺杂二氧化钛,揭示了不同掺杂元素对于二氧化钛结构和光吸收特性的影响,获得了如下结果： 1.我们利用同步辐射X射线吸收精细结构谱学(XAFS)和紫外可见光谱研究了溶胶凝胶法制备的铁掺杂二氧化钛样品,发现掺杂的铁原子取代了锐钛矿晶格中的钛原子,进而导致了样品结构性缺陷的形成,并在能带之间出现了新的中间能级,最终导致了带隙的缩小和光的吸收向可见光方向的转移。 2.我们利用X射线衍射(XRD)、X射线光电子能谱(XPS)和紫外可见光能谱(UV-Vis)研究了沉淀法制备的氮掺杂二氧化钛样品,发现掺杂的氮原子以填隙掺杂的形式存在于二氧化钛的晶格中,降低了二氧化钛的相转变温度,N的2p态会和O的2p态形成混合态,直接导致带隙变窄,进而提高了二氧化钛样品的光催化活性。
【关键词】：二氧化钛 光催化 掺杂 局域结构 同步辐射
【学位授予单位】：中国科学技术大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2014
【分类号】：O643.36;O614.411
【目录】：

• 摘要5-6
• Abstract6-7
• 目录7-9
• 第1章 绪论9-19
• 1.1 引言9-11
• 1.2 二氧化钛晶体结构11-12
• 1.3 二氧化钛光催化反应基本原理12
• 1.4 二氧化钛的掺杂改性12-17
• 1.4.1 金属离子掺杂13-15
• 1.4.2 非金属离子掺杂15-17
• 1.5 小结17-18
• 参考文献18-19
• 第2章 X射线吸收谱简介19-31
• 2.1 引言19-20
• 2.2 XAFS的原理20-25
• 2.2.1 X射线吸收谱学20-22
• 2.2.2 XAFS的特点22-24
• 2.2.3 EXAFS数据分析[6]24-25
• 2.3 XAFS的实验方法25-29
• 2.4 小结29-30
• 参考文献30-31
• 第3章 铁掺杂二氧化钛纳米颗粒的局域结构和光吸收特性研究31-37
• 3.1 引言31-32
• 3.2 实验部分32
• 3.2.1 样品制备32
• 3.2.2 样品测试32
• 3.3 结果和讨论32-35
• 3.4 小结35-36
• 参考文献36-37
• 第4章 氮掺杂二氧化钛的制备、表征及光吸收性质的研究37-42
• 4.1 引言37
• 4.2 实验部分37-38
• 4.2.1 样品制备37-38
• 4.2.2 样品测试38
• 4.3 结果和讨论38-41
• 4.3.1 XRD表征38-39
• 4.3.2 XPS表征39-40
• 4.3.3 UV-Vis表征40-41
• 4.4 小结41
• 参考文献41-42
• 总结与展望42-44
• 致谢及基金资助44-47
• 硕士期间发表文章47

【参考文献】

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1 唐怀军,张敏,曹志军,叶立媛;Fe~(3+)掺杂TiO_2光催化自洁玻璃的研制[J];玻璃与搪瓷;2003年06期

2 刘畅,暴宁钟,杨祝红,陆小华;过渡金属离子掺杂改性TiO_2的光催化性能研究进展[J];催化学报;2001年02期

3 洪孝挺,王正鹏,陆峰,张军,蔡伟民;可见光响应型非金属掺杂TiO_2的研究进展[J];化工进展;2004年10期

4 钟文杰,贺博,李征,韦世强;USTCXAFS2.0软件包[J];中国科学技术大学学报;2001年03期

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本文编号：354186