纳米tiolt2gt准微球的改性及可见光催化性能研究

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1、纳米Ti02准微球的改性及可见光催化性能研究材料学专业研究生冯勇指导教师薛卫东教授摘要：近年来，利用半导体光催化剂处理环境污染物已引起世界关注。Ti02以其无毒、催化活性高、化学稳定性好、价廉易得及可直接利用太阳光等优点受到人们的重视。但Ti02的量子产率低，光催化性能不高，禁带能量较高(3．2ev)，只能在紫外光下才有活性，而且生产Ti02耗费能源。为了解决Ti02应用中太阳能利用效率低和光量子利用效率低的技术难题，人们通过金属元素掺杂或者染料敏化等手段对Ti02进行改性研究。掺杂可在半导体表面引入缺陷位置或改变结晶度，影响电子与空穴的复合或拓展光的吸收

2、波段，从而提高的光催化活性；而染料敏化则可以通过染料捕获光而受激发，被激发的电子被注入到Ti02导带中，从而提高光响应。因此，对Ti02进行改性以提高其光催化活性，拓展光谱响应范围是光催化发展进一步走向实用化的关键。本文在总结纳米Ti02光催化剂改性研究进展的基础上，重点进行了以下几个方面的研究。1．为了提高光催化剂的活性，用化学法制备了Fe离子掺杂Ti02和V离子掺杂Ti02纳米光催化剂。且制备的光催化剂的粒子均为圆形颗粒，分散性好，颗粒和晶粒尺寸都比较小。焙烧温度为640K时，复合纳米粉末均以锐钛矿结构存在，晶粒尺寸在100nm-700nm之间。通过X

3、RD、SEM、FTIR等技术对所制备的样品进行了表征。以光催化降解亚甲基蓝(MethyleIleblue)为目标降解物，研究了金属改性Ti02纳米粒子的光催化活性。并对掺杂机理进行了研究，结果表明：掺杂可以使晶格发生畸变，降低电子一空穴对的复合，提高量子产率，从而提高光催化效果。掺杂后的样品光催化活性得到明显提高，四川师范大学硕士学位论文子产率，从而提高光催化效果。掺杂后的样品光催化活性得到明显提高，2．有机染料改性促进Ti02的吸收光谱向可见光拓展。目前普遍采用的光敏染料为钌多吡啶配合物，但它们合成和提纯困难，且贵金属钌的来源受限制。有机染料种类多，结构

4、丰富，很多染料的物理光学，光化学和电化学性能优秀，这就激励着人们开发更多新的应用于光催化的有机染料。8一羟基喹啉的配合物常被用来作为液晶显示材料，能吸收不同波长的光。文章按照8一羟基喹啉-5-磺酸：FeCl3=3：l的摩尔化学计量比合成了8一羟基喹啉一5一磺酸铁(Ⅲ)络合物，通过TGA．DSC，XRD，FTIR，NMR，Raman，UV-visiblelightspectrum等仪器分析，证明了8一羟基喹啉一5一磺酸铁(Ⅲ)络合物三配位结构和在可见光区的吸收性。通过对比8一羟基喹啉一5一磺酸铁(IⅡ)络合物，单纯的Ti02，以及复合8一羟基喹啉-5-磺酸铁

5、(Ⅲ)一Ti02光催化剂对甲基橙的降解效果，发现复合光催化剂具有明显的效果。本论文通过金属元素掺杂和染料敏化的方法对纳米光催化剂进行改性研究，拓展了光催化剂的光激发波长，解决了不能利用可见光的弊端，通过系统的实验研究和各种表征数据的分析，获得了改性后光催化剂的制备方法和性能的变化以及影响光催化活性的规律。关键词：二氧化钛掺杂可见光染料敏化8一羟基喹啉-5-磺酸铁(Ⅲ)lI纳米Ti02准微球的改性可见光催化性能研究ThevisiblelightphotocatalyticpropertiesinvestigatesofthemodifiednanoTi02q

6、uasi··microspheresProfessionahMaterialsscienceName：Feng)tongGuiderteacher：XueWeidongAbstract：Inrecentyears，muchattentionhasbeenpaidforheterogeneousphotocatalysisowingtoitspotentialapplicationinmanyareas，especiallythetreatmentofenvironmentalpollutants．Amongsemiconductorphotocatalys

7、ts，Ti02ismostfrequentlyemployedbecauseofitsnon-toxity,lowcost，hi曲activityandstrongstabilityinaqueousmedia．However,Ti02hastwomaindisadvantages：Firstly,lowquantumyieldandlowphotocatalyticactivity．Secondly,largeb‘'ndgapenergy(3．2ev)whichisonlyactivetoultravioletlightandthuswasteenerg

8、ysource．Tosolvetheapplicationtech