等离子体电解合成灰色二氧化钛光催化材料及性能研究
发布时间：2021-07-07 12:28
二氧化钛（TiO2）作为一种最常见且备受关注的半导体光催化材料,因其制备成本低、环境友好、化学性能稳定等特点,在环境和能源等领域得到广泛应用。由于二氧化钛通常显示为白色且具有较宽的能隙（锐钛矿3.2 eV,金红石3 eV）,导致了二氧化钛仅能吸收利用紫外光,而紫外光只占据太阳光能量的45%,对于占据太阳光大部分能量的可见光以及近红外光无法有效利用。因此如何促使二氧化钛对可见光产生光响应,提升二氧化钛的可见光催化性能,便引起了人们广泛关注。近年来大量关于黑色二氧化钛的报道指明,黑色二氧化钛由于具有独特的非晶壳-结晶核结构,以及自掺杂的氧空位和表面三价钛Ti3+的特点,导致更窄的禁带宽度以及更快的光生载流子迁移速率,因此显示出优异的可见光催化活性,实际应用中可借助其催化性能使光催化降解染料和光催化裂解水产氢。二氧化钛经过持续的高温氢气还原处理,其颜色由白色渐渐变为灰色或者黑色,氢气还原的方法可以有效的还原TiO2并产生氧空位以及三价钛,这对于提高光催化性能具有积极作用。但是利用氢气高温还原的方法因其复杂...
【文章来源】：华东师范大学上海市 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：50 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
二氧化钛光催化机理示意图
成的灰色二氧化钛的 XRD 衍射图谱，红线代表 Ti420，蓝线代表 Ti360-2 显示了三个样品的 X 射线衍射(XRD)图谱。从图中可以看出品中占主要成分，并且少量金红石和板钛矿出现在所有样品中时，锐钛矿(101)晶面的信号显著增强，这时因为 TiO2的结晶度密切相关[81]。在合成的样品中，等离子体温度主要取决于辉放电功率越高，热处理温度越高，这导致 TiO2-x纳米颗粒具有过 Scherrer 方程 Dhk1=Kλ/Bcosθ 可以计算粒子尺寸，其中 D粒子尺寸，K=0.89 是 Sherrer's 系数，λ 是 X 射线波长，B 是选宽，θ 是布拉格衍射角。对于合成的 Ti300，Ti360 和 Ti420， 6.90, 7.37 和 7.88 nm。
图 3-5(a)给出了所有样品的紫外可见漫反射光谱(DRS)。当与 P25(购自Degussa 的商业 TiO2)相比，灰色 TiO2-x在可见光甚至近红外光表现显著的吸收。如 3-5(a)插图所示，当放电功率增加时，制备的 TiO2-x的颜色变深，这与可见光吸收增强结果一致。如图 3-5(b)所示，所制备的灰色 TiO2-x的吸收带隙向长波长移动，并且 Ti300，Ti360 和 Ti420 的相应带隙分别为 2.99,2.96 和 2.91eV。灰色TiO2-x的窄带隙可能是由于氧空位或三价钛引起的掺杂能级导致，也可能因为锐钛矿与金红石之间的能级带状排列[83,84]。根据颜色的变化，我们推断制备的灰色TiO2中可能存在自掺杂 Ti3+。有趣的是，在空气环境中暴露 3 个月后，所制备的灰色 TiO2-x粉末未出现明显的褪色，这意味着灰色 TiO2-x中的缺陷非常稳定。3.2.4 X 光电子能谱仪 XPS 分析
【参考文献】：
期刊论文
[1]Review of the progress in preparing nano TiO2: An important environmental engineering material[J]. Yan Wang,Yiming He,Qinghua Lai,Maohong Fan. Journal of Environmental Sciences. 2014(11)
[2]酸催化水解法制备可见光响应N掺杂纳米TiO2催化剂[J]. 刘守新,陈孝云,陈曦. 催化学报. 2006(08)
本文编号：3269634
【文章来源】：华东师范大学上海市 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：50 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
二氧化钛光催化机理示意图
成的灰色二氧化钛的 XRD 衍射图谱，红线代表 Ti420，蓝线代表 Ti360-2 显示了三个样品的 X 射线衍射(XRD)图谱。从图中可以看出品中占主要成分，并且少量金红石和板钛矿出现在所有样品中时，锐钛矿(101)晶面的信号显著增强，这时因为 TiO2的结晶度密切相关[81]。在合成的样品中，等离子体温度主要取决于辉放电功率越高，热处理温度越高，这导致 TiO2-x纳米颗粒具有过 Scherrer 方程 Dhk1=Kλ/Bcosθ 可以计算粒子尺寸，其中 D粒子尺寸，K=0.89 是 Sherrer's 系数，λ 是 X 射线波长，B 是选宽，θ 是布拉格衍射角。对于合成的 Ti300，Ti360 和 Ti420， 6.90, 7.37 和 7.88 nm。
图 3-5(a)给出了所有样品的紫外可见漫反射光谱(DRS)。当与 P25(购自Degussa 的商业 TiO2)相比，灰色 TiO2-x在可见光甚至近红外光表现显著的吸收。如 3-5(a)插图所示，当放电功率增加时，制备的 TiO2-x的颜色变深，这与可见光吸收增强结果一致。如图 3-5(b)所示，所制备的灰色 TiO2-x的吸收带隙向长波长移动，并且 Ti300，Ti360 和 Ti420 的相应带隙分别为 2.99,2.96 和 2.91eV。灰色TiO2-x的窄带隙可能是由于氧空位或三价钛引起的掺杂能级导致，也可能因为锐钛矿与金红石之间的能级带状排列[83,84]。根据颜色的变化，我们推断制备的灰色TiO2中可能存在自掺杂 Ti3+。有趣的是，在空气环境中暴露 3 个月后，所制备的灰色 TiO2-x粉末未出现明显的褪色，这意味着灰色 TiO2-x中的缺陷非常稳定。3.2.4 X 光电子能谱仪 XPS 分析
【参考文献】：
期刊论文
[1]Review of the progress in preparing nano TiO2: An important environmental engineering material[J]. Yan Wang,Yiming He,Qinghua Lai,Maohong Fan. Journal of Environmental Sciences. 2014(11)
[2]酸催化水解法制备可见光响应N掺杂纳米TiO2催化剂[J]. 刘守新,陈孝云,陈曦. 催化学报. 2006(08)
本文编号：3269634
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