二氧化锡薄膜的光催化活性及其影响因素研究

发布时间：2022-06-23 08:12

　　在水污染形势日益严峻的当下,传统治污技术的局限性逐渐凸显。光催化降解技术则以其成本低、降解完全、无二次污染的特点成为了最有效的治污手段。SnO₂是一种理想的半导体光催化剂,它极具潜力却受制于自身缺陷无法进行大规模实际应用:（1）SnO₂的带隙宽至3.6 eV,仅能利用极小部分的紫外光。（2）生成的光生电子-空穴对（e-/h+）十分容易复合。这两个缺陷限制了SnO₂光催化性能的表达。此外我们也发现制备工艺可以显著影响SnO₂的膜厚、结晶度等性质,作用于它的光催化性能。因此,为了提升SnO₂的光催化性能,改进了SnO₂的制备工艺,并研究了八种离子单、双、三掺杂和ZnO复合的效果,具体研究内容如下:1.制备SnO₂的工艺条件研究使用溶胶-凝胶法以SnCl2·2H2O为Sn源制得SnO₂薄膜,使用这些薄膜降解甲基绿。以甲基绿的降解率来考量样品的光催化活性。通过改变镀膜层数来探索不同膜厚的影响。焙烧温度和焙烧时间的影响则通... 

【文章页数】：98 页

【学位级别】：硕士

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摘要
abstract
第一章 绪论
    1.1 前言
    1.2 SnO_2的性质结构与光催化原理
        1.2.1 SnO_2结构与性质
        1.2.2 SnO_2光催化原理
    1.3 影响SnO_2光催化能力的因素
        1.3.1 与晶体相关的因素
        1.3.2 与制备工艺和实验条件有关的因素
    1.4 提升SnO_2光催化性的措施
        1.4.1 制备工艺的系统优化
        1.4.2 贵金属沉积
        1.4.3 离子掺杂
        1.4.4 半导体复合
    1.5 SnO_2光催化剂的制备方法
        1.5.1 溶胶凝胶法
        1.5.2 共沉淀法
        1.5.3 水热法
    1.6 纳米SnO_2材料的应用
        1.6.1 作为透明导电材料
        1.6.2 作为电池负极材料
        1.6.3 作为气敏元件
        1.6.4 作为光催化剂
    1.7 本课题研究内容及创新点
        1.7.1 本课题的主要研究内容
        1.7.2 本课题的创新点
第二章 纳米SnO_2样品的制备与表征
    2.1 试剂及仪器
        2.1.1 试剂
        2.1.2 仪器
    2.2 样品的制备
        2.2.1 玻璃基体的预处理
        2.2.2 胶体的制备
        2.2.3 薄膜的制备
        2.2.4 粉体的制备
    2.3 样品的表征
        2.3.1 光催化性能实验
        2.3.2 紫外-可见漫反射光谱分析
        2.3.3 光致发光光谱分析
        2.3.4 晶体结构分析
        2.3.5 表面形貌分析
        2.3.6 孔径与比表面分析
        2.3.7 差热热重分析
    2.4 本章小结
第三章 SnO_2薄膜最佳制备工艺的探索
    3.1 降解的对象
    3.2 最佳镀膜层数及镀膜时间的确定
        3.2.1 单层膜最佳镀膜时间的确定
        3.2.2 双层膜与三层膜最佳镀膜时间的确定
        3.2.3 最佳镀膜层数的确定
    3.3 最佳焙烧温度及时间的确定
    3.4 溶液最佳pH的确定
    3.5 本章小结
第四章 改性SnO_2薄膜的光催化性能
    4.1 单离子掺杂SnO_2薄膜的光催化性能
        4.1.1 B离子掺杂SnO_2薄膜的光催化性能
        4.1.2 F离子掺杂SnO_2薄膜的光催化性能
        4.1.3 S离子掺杂SnO_2薄膜的光催化性能
        4.1.4 Fe离子掺杂SnO_2薄膜的光催化性能
        4.1.5 Co离子掺杂SnO_2薄膜的光催化性能
        4.1.6 Ag离子掺杂SnO_2薄膜的光催化性能
        4.1.7 La离子掺杂SnO_2薄膜的光催化性能
        4.1.8 Y离子掺杂SnO_2薄膜的光催化性能
        4.1.9 各掺杂离子在最佳掺杂浓度下的改性效果对比
    4.2 双离子掺杂SnO_2薄膜的光催化性能
        4.2.1 B/Fe双掺杂Sn O_2 薄膜的光催化性能
        4.2.2 B/Co双掺杂Sn O_2 薄膜的光催化性能
        4.2.3 B/Ag双掺杂Sn O_2 薄膜的光催化性能
        4.2.4 B/La双掺杂Sn O_2 薄膜的光催化性能
        4.2.5 B/Y双掺杂SnO_2薄膜的光催化性能
        4.2.6 Y/B双掺杂SnO_2薄膜的光催化性能
        4.2.7 Y/S双掺杂SnO_2薄膜的光催化性能
        4.2.8 Y/F双掺杂SnO_2薄膜的光催化性能
        4.2.9 双掺杂离子在最佳掺杂浓度下的改性效果对比
    4.3 三离子掺杂SnO_2薄膜的光催化性能
        4.3.1 B/Y/F三掺杂Sn O_2 薄膜的光催化性能
        4.3.2 B/Y/S三掺杂Sn O_2 薄膜的光催化性能
        4.3.3 B/Y/Fe三掺杂Sn O_2 薄膜的光催化性能
        4.3.4 B/Y/Co三掺杂Sn O_2 薄膜的光催化性能
        4.3.5 B/Y/Ag三掺杂Sn O_2 薄膜的光催化性能
        4.3.6 B/Y/La三掺杂Sn O_2 薄膜的光催化性能
        4.3.7 三掺杂离子在最佳掺杂浓度下的改性效果对比
    4.4 Sn O_2-Zn O复合薄膜的光催化性能
    4.5 B/Y/Ag三掺杂Sn O_2-Zn O复合薄膜的光催化性能
    4.6 可见光下B/Y/Ag掺杂Sn O_2-Zn O复合薄膜的光催化性能
    4.7 本章小结
第五章 改性SnO_2薄膜的表征
    5.1 紫外可见漫反射光谱
    5.2 光致发光光谱
    5.3 表面形貌分析
    5.4 差热热重分析
    5.5 X射线衍射
    5.6 N_2吸脱附曲线
    5.7 本章小结
第六章 结论
参考文献
致谢
附录


【参考文献】：
期刊论文
[1]2025年将有35亿人面临缺水[J]. 纪雪.  生态经济. 2019(10)
[2]pH对水热合成Bi2WO6的结构和光催化性能的影响[J]. 张相辉.  工业水处理. 2018(07)
[3]二氧化钛薄膜的改性技术研究进展[J]. 刘志强,李先国,冯丽娟.  表面技术. 2006(01)
[4]溶胶-凝胶法制备SnO2气敏薄膜的研究[J]. 刘威,曹立礼.  中山大学学报(自然科学版). 2001(03)

硕士论文
[1]从水污染的分类看水污染防治法的调整范围[D]. 刘瑞聆.中国海洋大学 2011



本文编号：3653760