掺银二氧化钛光催化降解甲醛及其密度泛函研究

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1、广西大学硕士学位论文掺银二氧化钛光催化降解甲醛及其密度泛函研究姓名：张辉鹏申请学位级别：硕士专业：环境工程指导教师：陈建华20090624lx0击at％Ag．Ti02所对应的波长为427nn'l，证明光催化活性得到提高。利用基于密度泛函理论的CASTEP模块计算了锐钛矿型Ti02体相掺银后电子结构及相关性质的改变情况，研究结果表明掺银后Ti02的禁带下移，Ti3d轨道构成的价带与Ag4d轨道之间出现明显的杂化，在禁带中形成杂质峰，电子能够在较小的能量激发下就能发生跃迁，促进了电子和空穴的分离，增加了载流子的

2、数量，使得Ti02吸收带边红移。同一浓度下，Ag+离子的掺杂效果比Cu2+离子的掺杂效果要好，本实验的最佳掺银浓度为C=2．08at％。Ag+离子对Ti02体相进行替位掺杂一般是光吸收带边在400nm附近出现红移。采用基于密度泛函理论的Dmol3模块研究了掺银对Ti02(101)表面的电子结构性质的影响以及甲醛分子在掺银Ti02(101)表面吸附的情况，得到银在Ti02(101)表面层掺杂所得的模型最为稳定。掺银之后的Ti02(101)面禁带中间出现了明显的由银4d轨道构成的杂质能级，该能级的出现导致吸收光

3、谱向长波方向移动。Mulliken电荷布居分析结果表明，掺银使Ti02(101)上带正电荷，使其对带负电的有机基团的吸附能力增强。对甲醛分子在表面吸附的研究可知甲醛分子在掺银的Ti02(101)表面的Ti顶位进行吸附，该吸附类型是化学吸附。Mulliken电荷布居分析证明在吸附的过程中电子由甲醛分子向底物转移，有利于Ti．O键的形成。关键词：二氧化钛离子掺杂光催化密度泛函理论电子结构甲醛IISTUDYOFTHEFORMALDEHYDEPHOTOCATALYTICDEGRADATIONBYSILVERDOPI

4、NGINTi02ANDDFTCALCULATIONABSTRACTStable，low—cost，high—performancesemiconductorphotocatalystisthebasisofphotocatalytictechnology．Amongthesemiconductorphotocatalyst，anataseTi02withitsexcellentperformanceisarepresentativeofthesemiconductorphotocatalyst．Howeve

5、r,Ti02hasalowutilizationrateofthesunandonlyhasaresponsetoultravioletlight．Ithasthelowphotonsyield，andphotogeneratedcarrieriescanbeeasilyrecombinated．Ti02dopingwithioncanbemarkedlyenhancedopticalabsorptioninthevisibleregion，greatlyimprovethephotocatalyticac

6、tivity．Thecheapsilverionswithbactericidalaction，isaprospectindustrial-dopedmaterial．Silver-dopedZi02photocatalyticmaterialcanachievegoodresultsinairpurification，especiallyinthedegradationofformaldehyde．Thispaperstudiedtheimpactofthesilver-dopedTi02inthedeg

7、radationofformaldehyde，usingthedensityfunctionaltheorytostudytheimpactoftheelectronicstructurecharacterfortheAg—dopedTi02onthephaseand(101)surface，andadsorptivesituationofformaldehydeinthesilver-dopedTi02(101)．IIITheTi02nanoparticlesdopedwithsilverionwerep

8、reparedbysol—gelmethodanduseittodegradetheformaldehydegas．Thenwegotthebestsilver-dopedexperimentalconcentrationislxl0～at％Ag—Ti02．XRDresultsshowedthatAg+ion．dopedTi02nanoparticlesintotheTi02crystallatticecanch