Ti 3+ -N自掺杂纳米SrTiO 3 的制备及其光催化性能研究

发布时间：2022-12-23 18:26

　　SrTiO₃半导体光催化剂因性能优异,在光照下可以实现降解有机物和催化分解水制取H₂/O₂,故而备受关注。然而,由于SrTiO₃的带隙较宽,无法利用可见光,加之光生载流子复合率较高,需要负载贵金属助催化剂,才能实现产氢活性,应用受到了较多限制。近来研究表明,利用Ti³⁺缺陷自掺杂SrTiO₃,可以实现其可见光活性拓展和无贵金属助催化剂下产氢活性,成为研究的热点。但是,该类缺陷存在制备困难,难以稳定存在等问题。针对现有还原法制备该类缺陷存在的问题,本论文另辟蹊径,采用氧化法来构筑Ti³⁺-N自掺杂SrTiO₃光催化剂,实现无助催化剂负载下产氢活性,并提升其可见光催化降解活性。通过对光催化机理、光催化剂制备及光催化剂改性的研究,分别系统性地探索了H₂O₂直接氧化法和碱热氧化法制备的Ti³⁺-N自掺杂纳米SrTiO₃光催化剂,并对样... 

【文章页数】：72 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
Abstract
第1章 绪论
    1.1 研究背景
    1.2 光催化反应机理及影响因素
        1.2.1 光催化反应机理
            1.2.1.1 光催化降解机理
            1.2.1.2 光催化产氢机理
        1.2.2 影响因素
            1.2.2.1 能带位置
            1.2.2.2 颗粒大小与比表面积
            1.2.2.3 晶体结构与晶格缺陷
            1.2.2.4 光源及光照强度
            1.2.2.5 溶液PH值及光催化材料浓度
    1.3 SrTiO_3 研究现状
        1.3.1 SrTiO_3 的结构及应用
        1.3.2 SrTiO_3 的制备方法
            1.3.2.1 水热法
            1.3.2.2 溶胶凝胶法
            1.3.2.3 化学沉淀法
    1.4 Sr TiO_3光催化材料改性研究
        1.4.1 元素掺杂
            1.4.1.1 非金属掺杂
            1.4.1.2 金属掺杂
            1.4.1.3 半导体自掺杂
        1.4.2 贵金属沉积
        1.4.3 半导体复合
        1.4.4 表面敏化
        1.4.5 形貌控制
    1.5 论文研究目的和意义
    1.6 主要研究内容及技术路线
        1.6.1 主要研究内容
        1.6.2 技术路线
第2章 表征与测试
    2.1 实验材料
        2.1.1 实验试剂与药品
        2.1.2 实验设备
    2.2 表征方法
        2.2.1 X-射线衍射
        2.2.2 透射电镜
        2.2.3 扫描电镜
        2.2.4 X-射线光电子能谱
        2.2.5 紫外-可见吸收/漫反射光谱
            2.2.5.1 紫外-可见吸收光谱
            2.2.5.2 紫外-可见漫反射光谱
    2.3 光催化活性评价系统
        2.3.1 光催化降解系统
        2.3.2 光催化分解水制氢气系统
        2.3.3 光源系统
第3章 Ti~(3+)-N自掺杂纳米SrTiO_3 光催化剂制备及其光催化性能研究
    3.1 引言
    3.2 Ti~(3+)-N自掺杂纳米SrTiO_3 光催化剂制备
    3.3 Ti~(3+)-N自掺杂纳米SrTiO_3 光催化剂表征
        3.3.1 晶体结构表征
        3.3.2 光吸收特性表征
        3.3.3 形貌及结构表征
        3.3.4 元素价态表征
    3.4 Ti~(3+)-N自掺杂纳米SrTiO_3 光催化剂机理分析
    3.5 光催化性能评价
        3.5.1 光催化降解亚甲基蓝溶液
        3.5.2 光催化分解水制取氢气
    3.6 本章小结
第4章 碱热法制备Ti~(3+)-N自掺杂纳米SrTiO_3 光催化剂及性能研究
    4.1 引言
    4.2 Ti~(3+)-N自掺杂纳米SrTiO_3 光催化剂制备
    4.3 N掺杂纳米SrTiO_3 光催化剂表征
        4.3.1 TiO2 制备N掺杂纳米SrTiO_3 光催化剂
        4.3.2 TiN制备Ti~(3+)-N自掺杂纳米SrTiO_3 光催化剂
    4.4 光催化性能评价
    4.5 本章小结
第5章 微波水热法制备La/Pr-N共掺杂纳米SrTiO_3 光催化剂及其性能研究..
    5.1 引言
    5.2 La/Pr-N共掺杂纳米SrTiO_3 光催化剂制备
    5.3 La/Pr-N共掺杂纳米SrTiO_3 光催化剂表征
        5.3.1 TiN制备N掺杂纳米SrTiO_3 光催化剂
        5.3.2 TiN制备La-N共掺杂纳米SrTiO_3 光催化剂
        5.3.3 TiN制备Pr-N共掺杂纳米SrTiO_3 光催化剂
    5.4 本章小结
第6章 结论与展望
    6.1 结论
    6.2 实验不足之处及实验展望
参考文献
致谢
作者简介


【参考文献】：
期刊论文
[1]贵金属纳米粒子负载钛酸锶光催化剂[J]. 董颖男,田晓明,刘瑾,李珊珊,毕孝国.  辽宁石油化工大学学报. 2018(02)
[2]纳米贵金属掺杂钛酸锶光催化剂降解污水[J]. 刘瑾,刘鑫.  中国高新区. 2018(06)
[3]纳米钛酸锶的结构、光学性质及其光催化还原CO2性能[J]. 罗超,赵杰,曾玉彬,王传义.  应用化工. 2018(04)
[4]Bi掺杂的SrTiO3的制备及其可见光催化活性研究[J]. 张其娣,何洁丽,保明娥,严亚.  大理大学学报. 2017(12)
[5]钛酸锶粉体的共沉淀法制备研究[J]. 路红霞,景慧,张玲玲,范永忠.  湖南有色金属. 2017(06)
[6]纳米异质结光催化剂制氢研究进展（英文）[J]. 杜虹,刘亚男,申丛丛,徐安武.  催化学报. 2017(08)
[7]SrTiO3/g-C3N4/Bi2O3复合物的可见光催化性能[J]. 何飞,傅敏,李亚林,王小平,胡雪利,卢鹏.  硅酸盐学报. 2017(10)
[8]水热法合成二氧化钛/钛酸锶异质结构[J]. 郁超,宋涛.  广东化工. 2017(01)
[9]Zn-SrTiO3粉体的制备及其光催化性能[J]. 彭富昌,孙宁.  中国陶瓷. 2016(10)
[10]低温直接沉淀法制备钛酸锶纳米粉体的研究[J]. 刘欢欢,商少明,侯华.  应用化工. 2016(04)

博士论文
[1]银基可见光催化剂的制备、改性、性能及机理研究[D]. 殷璐.浙江大学 2016
[2]钛酸锶能带结构调制及光催化应用研究[D]. 孙涛.复旦大学 2014
[3]掺杂对钛酸锶光催化性质影响的第一性原理研究[D]. 史武军.南京大学 2013
[4]石墨相氮化碳的制备、表征及其光催化性能研究[D]. 陈秀芳.福州大学 2011

硕士论文
[1]SrTiO3基纳米复合材料的制备及其光催化制氢性能研究[D]. 李小亮.哈尔滨师范大学 2017
[2]介孔钛酸锶的可控生长及其光催化性能研究[D]. 何亚文.西南石油大学 2017
[3]g-C3N4及其复合材料的制备及光催化性能研究[D]. 李克斌.南京理工大学 2017
[4]SrTiO3纳米材料的制备、改性设计及光催化产氢性能研究[D]. 何刚领.华南农业大学 2016
[5]三维多孔钛酸锶微球的制备及其光催化还原Cr（Ⅵ）的研究[D]. 孙园园.天津大学 2016
[6]过渡金属元素掺杂对钛酸锶电子结构和光学性质的影响[D]. 邱波.湖南大学 2014
[7]Ti3+自掺杂纳米TiO2的制备及其可见光催化性能研究[D]. 刘新.鲁东大学 2014
[8]钛酸锶催化剂的制备及改性研究[D]. 王媛.重庆大学 2012
[9]纳米钛酸锶基材料合成及光催化性能研究[D]. 李合平.西安电子科技大学 2012
[10]溶胶—凝胶法制备SrTiO3电容—压敏双功能薄膜[D]. 范敏.西北大学 2006



本文编号：3725207