上转换/N-TiO 2 复合光催化剂的制备及其性能研究

发布时间：2024-06-01 03:44

　　纳米TiO2光催化剂具有优越的化学稳定性、环境友好性及良好的生物相容性,且在紫外光下具有强氧化性,已经被科学家们广泛地关注。然而,由于Ti02的禁带宽度为3.2eV(锐钛矿相),使得其只能利用太阳光中的紫外光部分。虽然通过染料敏化、金属或非金属掺杂、贵金属沉积、与半导体复合等方法,可将其光响应范围拓展到短波可见光区域,然而大部分红外光却依然无法被利用。为了将Ti02的光响应范围拓展到了近红外光区域,使用上转换材料与其复合是一个有效的解决方法。然而,当前报道的一些上转换/TiO2复合光催化剂尚存在着一些明显的不足：(1)材料在近红外区间内仅能利用980nm波段的光；(2)复合材料中的上转换材料发光效率较低；(3)上转换材料发出的可见光尚无法被Ti02有效利用。为解决上述问题,本论文首先采用种子外延生长法,成功地合成了具有强烈上转换发光性能的核壳NaYF4:Yb,Tm@NaYF4:Yb,Nd纳米晶,材料在两种掺杂离子(Nd3+和yb3+)的敏化下可吸收两个波段(980nm和808nm)的红外光。为研究基质材料对核壳结构的上转换性能影响,我们分别以NaYF4和NaGdF4为核基质或为壳基质,...

【文章页数】：73 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
1 绪论
    1.1 研究背景
    1.2 TiO₂的结构及光催化原理
    1.3 TiO₂的可见光响应拓展
        1.3.1 染料敏化
        1.3.2 金属或非金属掺杂
        1.3.3 贵金属沉积
        1.3.4 与其他半导体复合
    1.4 TiO₂的近红外光响应拓展
    1.5 上转换材料
        1.5.1 上转换材料发光机理
        1.5.2 掺杂离子/基质选择标准
        1.5.3 激活剂
        1.5.4 敏化剂
        1.5.5 基质材料
        1.5.6 镧系掺杂纳米晶的合成
        1.5.7 镧系掺杂上转换纳米晶的发光增强及激发波长拓展
    1.6 课题的研究意义和研究内容
        1.6.1 课题的研究意义
        1.6.2 课题的研究内容
2 上转换核壳纳米粒子的制备及其光学性质研究
    2.1 前言
    2.2 实验试剂
    2.3 实验表征手段
    2.4 样品制备
        2.4.1 合成NaYF₄：Yb,Tm纳米颗粒
        2.4.2 合成NaYF₄：Yb,Tm@NaYF₄：Yb,Nd核壳纳米颗粒
    2.5 结果分析与讨论
        2.5.1 形貌表征与分析
        2.5.2 结构与成分分析
        2.5.3 内外层基质对核壳结构发光强度的影响
        2.5.4 核基质与壳层基质中掺杂离子浓度优化
    2.6 本章小结
3 上转换/N-TiO₂复合光催化剂的制备及其光催化性质研究
    3.1 前言
    3.2 实验试剂
    3.3 样品表征
    3.4 样品制备
        3.4.1 NaYF₄：Yb,Tm@NaYF₄：Yb,Nd核壳纳米粒子的合成与表面修饰
        3.4.2 NaYF₄：Yb,Tm@NaYF₄：Yb,Nd@N-TiO₂纳米颗粒的制备
        3.4.3 NaYF₄：Yb,Tm@NaYF₄：Yb,Nd@N-TiO₂的光催化实验
    3.5 结果分析与讨论
        3.5.1 合成方法
        3.5.2 形貌与结构成分分析
        3.5.3 荧光性质的研究
        3.5.4 NaYF₄：Yb,Tm@NaYF₄：Yb,Nd@N-TiO₂的光催化性质的研究
        3.5.5 活性物种检测
    3.6 本章小结
4 结论与展望
参考文献
攻读学位期间取得的研究成果
致谢



本文编号：3985511