掺杂纳米氧化锡的制备及其光催化性能研究

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1、---------------------------------------------------------------------------------------------------掺杂纳米氧化锡的制备及其光催化性能研究陵压料技大学论文题目：学科门类：工学一级学科：材料科学与工程培养单位：材料科学与工程学院硕士生：周家琪导师：朱振峰教授刘辉副教授２０１３年５月ＳＴＵＤＹＯＮＴＨＥＰＲＥＰＡＲＡＴＩｏＮＡＮＤＰＨＯＴｏＣＡＴＡＬＹＴＩＣＰＲｏＰＥＲＴＩＥＳｏＦＤｏＰＩＮＧＮＡＮＯＳＩＺＥＤＴＩＮＯⅪＤＥＡＴｈｅｓｉｓＳｕｂｍｉｔｔｅｄｔｏＳｈａａｎｘｉＵｎｉｖｅｒ

2、ｓｉｔｙｏｆＳｃｉｅｎｃｅａｎｄＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙｉｎＰａｒｔｉａｌＦｕｌｆｉｌｌｍｅｎｔｏｆｔｈｅＲｅｑｕｉｒｅｍｅｎｔｆｏｒｔｈｅＤｅｇｒｅｅｏｆＭａｓｔｅｒｏｆＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇｍ■■■■■■■■■■■●■■■■■■■一Ｓｃｉｅｎｃｅ■－－－＿＿一ＦｍＩ———————————————————————————————————————————————---------------------------------------------------------------------------------------------------ＴｈｅｓｉｓＳｕｐｅｒｖｉ

3、ｓｏｒ：Ｐｒｏｆ．．ＺｈｅｎｆｅｎｇＺｈｕ．ＡｓｓｏｃｉａｔｅＰｒｏｆ．Ｈ坠ｉＬ迤Ｍａｙ２０１３摘要纳米Ｓｎ０２作为一种典型的宽禁带半导体材料，具有较低的制备温度和较高的化学稳定性，使其在陶瓷、透明导电、发光材料、平板显示器、太阳能电池、气敏传感器、催化剂等方面有广泛的应用。本文通过微波水热法和传统水热法合成了不同形貌的Ｓｎ０２纳米粉体，并以光催化降解罗丹明Ｂ（ＲｈＢ）为模拟反应研究了Ｓｎ０２样品的光催化性能。并在此基础上制备了Ｎ、Ｆ掺杂的Ｓｎ０２样品，通过控制掺杂元素的掺杂量对Ｓｎ０２进行改性，以求拓宽光响应范围及抑制空穴电子对的复合，从而提高Ｓｎ０２光催化剂的光催化活性。主

4、要研究成果如下：（１）以结晶氯化亚锡为锡源，氢氧化钠为碱源，聚乙烯吡咯烷酮（ＰＶＰ）为表面活性剂，采用微波水热法成功合成了不同形貌纯度较高的金红石型Ｓｎ０２纳米粉体，分析ＴＰＶＰ添加量对Ｓｎ０２产物的物相、形貌以及光催化性能的影响。结果表明随着ＰＶＰ添加量的增大，产物的尺寸先变大后变小，产物的形貌变化较大，所得Ｓｎ０２粉体对罗丹明Ｂ的光催化降解效率不断提高。（２）采用传统水热法，以结晶氯化亚锡、氢氧化钠和聚乙烯吡———————————————————————————————————————————————-------------------------------------

5、--------------------------------------------------------------咯烷酮为原料，通过调节ＰＶＰ的添加量，制备了表面结构不同的金红石型Ｓｎ０２纳米粉体，并研究了样品的光催化性能。结果表明增加ＰＶＰ添加量，Ｓｎ０２产物形貌变得均一，分散性更好，产物的尺寸越来越小，Ｓｎ０２产物的紫外吸收边缘发生红移，其吸收峰强度也逐渐增大，所得Ｓｎ０２产物具有优异的光催化性能，当ＰＶＰ的添加量为４．８９时所得Ｓｎ０２微球对罗丹明Ｂ的光催化降解效率得到了很大的提高。（３）以氟化钠为掺杂剂通过微波水热法合成了氟掺杂Ｓｎ０２光催化剂。结果发现氟掺杂

6、促进了Ｓｎ０２晶粒的长大，改变了Ｓｎ０２样品形貌。并通过紫外一可见漫反射光谱研究其光吸收性能，发现与纯Ｓｎ０２样品的的紫外吸收边缘相比，当ｎ（Ｆ）／ｎ（Ｓｎ）＞ｌ：１０时，所制备Ｓｎ０２样品的紫外吸收边缘发生蓝移，当ｎ（Ｆ）／ｎ（Ｓｎ）＜ｌ：１０时，所制备Ｓｎ０２样品的紫外吸收边缘发生红移。Ｆ掺杂处理后Ｓｎ０２样品的光催化活性明显提高，当ｎ（Ｆ）／ｎ（Ｓｎ）＝１：１５所得的样品的光催化活性最高。（４）以氨水为掺杂剂，通过传统水热法合成了氮掺杂Ｓｎ０２光催化剂。氮掺杂后Ｓｎ０２样品的形貌发生改变，并且氨水的添加量也会影响样品的形貌；同时氮掺杂提高了Ｓｎ０２样品结晶度，因而氮掺杂Ｓ

7、ｎ０２样品都表现出了优异的光催化活性；当氨水的加入量为１．５ｍＬ时，所得的样品由于具有特殊的表面形貌，具有相对较大的比表面积和良好的结晶度，使其具有最佳的光催化性能。关键词：Ｓｎ０２，水热法，掺杂，光催化ＩＩ———————————————————————————————————————————————-------------------------------------------------------------------------------------------------