TiO 2 的低温掺杂及其可见光催化活性研究
发布时间：2024-06-15 01:57
采用简单的溶胶-凝胶-水浴法在低温条件下制备了一系列不同铁掺杂比例的纳米二氧化钛微粒(Fe-TiO2)。在最佳铁掺杂比例的条件下,通过改变水浴条件,如水浴处理温度和水浴pH值,得到了不同制备条件下的Fe-TiO2微粒。采用X射线电子衍射(XRD)、透射电子显微镜(TEM)、X射线光电子能谱(XPS)、紫外-可见漫反射光谱(DRS)、拉曼光谱(Raman)和比表面积测定(SSA)等测试方法对制备的纳米微粒进行分析表征。结果表明,该方法制备的铁掺杂TiO2微粒为单一的锐钛矿晶型,纳米微粒为长轴约15 nm,短轴约3 nm的菱形结构。纳米微粒中没有观察到铁的氧化物存在,说明铁掺杂后没有明显的改变TiO2纳米微粒的晶型、晶体尺寸和分散性。铁掺杂后纳米微粒在可见光区的吸收增加,有利于可见光催化活性的增强。Fe3+掺杂成功地掺杂进入TiO2晶格中,替代晶格中Ti4+的位置,形成Fe-O-Ti键,并产生了更多的氧空位,有利于光催化活性的提高。以甲基橙为模型有机污染物,对Fe-TiO2纳米纳米微粒在可见光下的光催化活性进行评价,发现纳米微粒在可见光下表现出优异的光催化活性。考察了铁掺杂比例和水浴处理条...
【文章页数】：71 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
Abstract
第1章 绪论
1.1 课题背景
1.2 二氧化钛的性质与结构
1.2.1 二氧化钛的性质
1.2.2 二氧化钛的结构
1.3 半导体的光催化反应机理
1.3.1 初级过程
1.3.2 次级过程
1.4 影响半导体光催化的主要因素
1.4.1 半导体催化剂自身因素的影响
1.4.2 外在因素的影响
1.5 纳米二氧化钛作为光催化剂存在的问题及改性方法
1.5.1 本体改性
1.5.2 表面改性
1.6 本课题的提出和拟研究的主要内容
第2章 铁掺杂二氧化钛光催化剂的低温制备与表征
2.1 实验部分
2.1.1 实验试剂
2.1.2 实验仪器
2.1.3 铁掺杂二氧化钛光催化剂的合成
2.1.4 铁掺杂二氧化钛光催化剂的表征方法
2.2 结果与讨论
2.2.1 X射线衍射分析(XRD)
2.2.2 透射电镜分析(TEM)
2.2.3 紫外可见漫反射光谱分析(UV-Vis DRS)
2.2.4 傅里叶变换红外光谱(FTIR)
2.2.5 拉曼光谱(Raman)
2.2.6 X射线光电子能谱分析(XPS)
2.2.7 羟基自由基浓度分析
2.2.8 比表面积分析(SSA)
2.3 本章小结
第3章 铁掺杂二氧化钛纳米微粒可见光催化活性研究
3.1 实验部分
3.1.1 实验试剂
3.1.2 实验仪器
3.2 纳米微粒可见光催化活性的评价
3.3 结果与讨论
3.3.1 甲基橙最大吸收波长的确定
3.3.2 甲基橙标准曲线的确定
3.3.3 铁掺杂比例对纳米微粒可见光催化活性的影响
3.3.4 水浴处理温度对纳米微粒可见光催化活性的影响
3.3.5 水浴处理pH值对纳米微粒可见光催化活性的影响
3.3.6 捕捉剂对纳米微粒可见光催化活性的影响
3.4 铁掺杂二氧化钛纳米微粒的可见光催化机理
3.5 本章小结
第4章 TiO2@Fe2O3催化剂的制备、表征及光催化活性
4.1 实验部分
4.1.1 实验试剂
4.1.2 实验仪器
4.1.3 TiO2@Fe2O3光催化剂的合成
4.1.4 TiO2@Fe2O3光催化剂的表征方法
4.1.5 催化剂的光催化活性评价
4.2 结果与讨论
4.2.1 X射线衍射分析(XRD)
4.2.2 透射电镜分析(TEM)
4.2.3 紫外可见漫反射光谱分析(UV-Vis DRS)
4.2.4 荧光光谱(PL)
4.2.5 X射线光电子能谱分析(XPS)
4.2.6 比表面积分析(SSA)
4.2.7 纳米微粒的可见光催化活性
4.3 TiO2@Fe2O3催化剂的可见光催化机理
4.4 本章小结
结论
参考文献
攻读硕士学位期间所发表的论文
致谢
本文编号：3994750
【文章页数】：71 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
Abstract
第1章 绪论
1.1 课题背景
1.2 二氧化钛的性质与结构
1.2.1 二氧化钛的性质
1.2.2 二氧化钛的结构
1.3 半导体的光催化反应机理
1.3.1 初级过程
1.3.2 次级过程
1.4 影响半导体光催化的主要因素
1.4.1 半导体催化剂自身因素的影响
1.4.2 外在因素的影响
1.5 纳米二氧化钛作为光催化剂存在的问题及改性方法
1.5.1 本体改性
1.5.2 表面改性
1.6 本课题的提出和拟研究的主要内容
第2章 铁掺杂二氧化钛光催化剂的低温制备与表征
2.1 实验部分
2.1.1 实验试剂
2.1.2 实验仪器
2.1.3 铁掺杂二氧化钛光催化剂的合成
2.1.4 铁掺杂二氧化钛光催化剂的表征方法
2.2 结果与讨论
2.2.1 X射线衍射分析(XRD)
2.2.2 透射电镜分析(TEM)
2.2.3 紫外可见漫反射光谱分析(UV-Vis DRS)
2.2.4 傅里叶变换红外光谱(FTIR)
2.2.5 拉曼光谱(Raman)
2.2.6 X射线光电子能谱分析(XPS)
2.2.7 羟基自由基浓度分析
2.2.8 比表面积分析(SSA)
2.3 本章小结
第3章 铁掺杂二氧化钛纳米微粒可见光催化活性研究
3.1 实验部分
3.1.1 实验试剂
3.1.2 实验仪器
3.2 纳米微粒可见光催化活性的评价
3.3 结果与讨论
3.3.1 甲基橙最大吸收波长的确定
3.3.2 甲基橙标准曲线的确定
3.3.3 铁掺杂比例对纳米微粒可见光催化活性的影响
3.3.4 水浴处理温度对纳米微粒可见光催化活性的影响
3.3.5 水浴处理pH值对纳米微粒可见光催化活性的影响
3.3.6 捕捉剂对纳米微粒可见光催化活性的影响
3.4 铁掺杂二氧化钛纳米微粒的可见光催化机理
3.5 本章小结
第4章 TiO2@Fe2O3催化剂的制备、表征及光催化活性
4.1 实验部分
4.1.1 实验试剂
4.1.2 实验仪器
4.1.3 TiO2@Fe2O3光催化剂的合成
4.1.4 TiO2@Fe2O3光催化剂的表征方法
4.1.5 催化剂的光催化活性评价
4.2 结果与讨论
4.2.1 X射线衍射分析(XRD)
4.2.2 透射电镜分析(TEM)
4.2.3 紫外可见漫反射光谱分析(UV-Vis DRS)
4.2.4 荧光光谱(PL)
4.2.5 X射线光电子能谱分析(XPS)
4.2.6 比表面积分析(SSA)
4.2.7 纳米微粒的可见光催化活性
4.3 TiO2@Fe2O3催化剂的可见光催化机理
4.4 本章小结
结论
参考文献
攻读硕士学位期间所发表的论文
致谢
本文编号：3994750
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