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时间:2019-03-11
《可见光响应纳米tio,2的制备及性能研究》由会员上传分享,免费在线阅读,更多相关内容在学术论文-天天文库。
1、天津大学硕士学位论文可见光响应纳米TiO<,2>的制备及性能研究姓名:宋宁宁申请学位级别:硕士专业:化学工程指导教师:谭欣20090501摘要Ti02作为一种高效、节能、无二次污染、低成本的光催化剂,已经广泛应用于环保、制氢及能源领域。Ti02虽然具有独特的光学性能,但是由于其禁带宽度较大(3.2eV),只能捕获不到3%的太阳光能量(波长小于387nm),而且光生电子.空穴对在Ti02表面或体内能够很快复合,致使Ti02许多应用都受到限制。因此,如何通过改性提高Ti02在太阳光照射下的光催化效率成
2、为目前研究的重点。本研究制备了氮掺杂改性、氮铈共掺改性纳米Ti02光催化剂,通过比较Ti02改性前后的光催化活性、晶体结构和化学状态特征,论述了氮掺杂、氮铈共掺杂Ti02的光催化活性改性机理。本研究采用溶胶.凝胶法制备氮掺杂、氮铈共掺改性纳米Ti02粉末,通过实验对比其光催化活性,使用TEM、XPS、XRD、BET、DRS等表征分析催化剂形貌、结构,通过在不同波长光照射下光催化氧化Ⅺ实验考察改性前后的光催化效率。在紫外光和可见光照射下均有如下实验结论:氮掺量为O.97at.%的氮掺杂改性Ti02,
3、铈掺量为0.70at.%,氮掺量为0.33at.%的氮铈共掺改性Ti02光催化活性最高。氮掺量及氮在Ti02晶体中存在状态是影响氮掺杂和氮铈共掺改性Ti02光催化活性的主要因素,变价铈离子对光催化剂的的特殊作用也是影响氮铈共掺改性纳米Ti02的因素。关键词:光催化二氧化钛氮铈可见光ABSTRACTTitaniumdioxideexhibitsuniquephoto.functionalitiesthatmakeitanexcellentchoiceforphotocatalyticapplicat
4、ionsinenvironmentalprotection,hydrogenproductionandenergyfieldsduetoTi02isahighlyeffective,savingenergy,withoutanyfurtherpollutedandlowcostphotocatalyst.Howevermanyapplicationshavebeenlimitedbyitslargebandgap(3.2eⅥwhichcanonlycapturelessthan3%ofthesol
5、arirradiance(wavelength<387nm),andthefastrecombinationofphotogeneratedelectron—holepairsbothonthesurfaceandinthelatticeofTi02.So,thecurrentissueishowtoimproveitsefficiencyundersunlightirradiationbystructuremodification.ThemodifiedTi02photocatalystdope
6、dwithnitrogenand/orceriumweresynthesizedinthispaper.Bycomparingtheirphotocatalyticactivity,crystalstructureandchemicalstatecharacterization,themechanismofdopednitrogenand/orceriumelementsonphotocatalyticactivityofnitrogenand/orceriumdopedTi02havebeend
7、iscussed.Thenitrogenwith/withoutceriumCO—dopedTi02nanoparticlesweresynthesizedviaSol-geltechnique.PhotocatalystswerecharacterizedbyTEM,XPS,XRD,BET,andDRS.BytheKIphotocatalyticoxidationexperimentsunderdifferentwavelengthsirradiationwerecarriedoutandthe
8、ircatalyticefficiencywerestudied.Fromthecurrentresultswecouldconcluded:theoptimaldopedratiois0.97at.%nitrogenfornitrogendopedTi02,andO.70at.%ceriumand0.33at.%nitrogenfornitrogenandceriumCO—dopedTi02.DopingnitrogenanditschemicalstateinTi02nanoc
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