表面分散型金属氧化物钛酸纳米片异质结的光催化性能研究

《表面分散型金属氧化物钛酸纳米片异质结的光催化性能研究》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在教育资源-天天文库。

1、分类号TQ134.1密级UDC编号10486武汉大学硕士学位论文表面分散型金属氧化物/钛酸纳米片异质结的光催化性能研究研究生姓名：刘昕昭指导教师姓名、职称：方鹏飞教授专业名称：纳米科学与技术研究方向：纳米材料二O一五年四月Master-DegreeThesisPhotocatalyticPerformanceofMetal-Oxide/H-TitanateNanosheetSurface-DispersedHeterojunctionsByLiuXinzhaoDirectedByProf.FangPengfe

2、iWuhanUniversityApril,2015郑重声明本人的学位论文是在导师指导下独立撰写并完成的，学位论文没有剽窃、抄袭、造假等违反学术道德、学术规范和侵权行为，否则，本人愿意承担由此而产生的法律责任和法律后果，特此郑重声明。学位论文作者（签名）：年月日学位论文使用授权书本论文作者完全了解学校关于保存、使用学位论文的管理办法及规定，即学校有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。本人授权武汉大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入学校有关数据库和收录到《中国博士学位

3、论文全文数据库》及《中国学位论文全文数据库》进行信息服务，也可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存或汇编本学位论文。本论文提交□当年/□一年/□两年/□三年以后，同意发布。注：保密学位论文，在解密后适用于本授权书。作者签名：年月日导师签名：年月日特此感谢国家重点基础研究发展计划（973计划）（2009CB939700）的资助！表面分散型金属氧化物/钛酸纳米片异质结的光催化性能研究摘要如何制备性质稳定催化活性高的光催化材料是制约光催化技术的瓶颈之一。其中TiO2基光催化材料因具有安全无毒、成本低廉、理化性质稳定

4、、光催化性能优异等优点，受到了全世界学者的广泛关注。然而TiO2基光催化材料在实际应用中依旧存在着比较突出的问题，譬如TiO2基光催化材料作为宽禁带半导体，不能够有效的利用紫外光，太阳光利用率低下；激发出的电子-空穴对的分离效率有待进一步提高等。因此通过适当的改性方法以制备出具有更高光催化活性的TiO2基光催化材料具有十分重要的意义。本文以P-25型TiO2为原料，通过水热法制备了具有较大比表面积的TiO2基纳米片层（TNS），并对其做了如下改性：1、Fe2O3/Ho2O3复合TNS的制备、表征及其光催化性能

5、研究。以P-25型二氧化钛为原料，分别以硝酸钬和硝酸铁为钬源与铁源，在不改变其它水热反应参数的情况下，采用一锅水热法制备了一系列复合比例不同的氧化铁/氧化钬/钛酸纳米片异质结（Fe2O3/Ho2O3@TNS）。Fe2O3/Ho2O3@TNS具有良好的片层结构，整体的结晶度较低。但Fe2O3/Ho2O3的引入却在一定程度上影响了TiO2基纳米片层的结构，阻碍了水热过程中P25颗粒向钛酸的转变，导致了催化剂样品的比表面积降低，同时禁带宽度降低、可见光吸收的能力提高。适量的Ho2O3、Fe2O3复合能显著提高TNS

6、的光生电子-空穴对分离效率以及表面羟基自由基的产生速率，并能显著改善纳米片层的光催化活性。0.05%Fe2O3/1.0%Ho2O3@TNS有着最高的光催化效率，其紫外-可见光光催化性能是1.0%Ho2O3@TNS的7.7倍；可见光光催化速率是1.0%Ho2O3@TNS的8.6倍。2、Fe2O3/Y2O3复合TNS的制备、表征及其光催化性能研究。以P-25型二氧化钛为原料，分别以硝酸钇和硝酸铁为钇源与铁源，采用一锅水热法制备了氧化铁/氧化钇/钛酸纳米片异质结（Fe2O3/Y2O3@TNS）。Fe2O3/Y2O3

7、@TNS具有良好的片层结构，引入Y2O3、Fe2O3后改变了TiO2基纳米片层的结构，阻碍了水热过程中P25颗粒向钛酸的转变，禁带宽度降低、可见光吸收的能力提高。适量的Y2O3、Fe2O3复合能显著提高TNS的光生电子-空穴对分离效率以及表面羟基自由基的产生速率。在固定Y/Ti比为0.75%的复合比例以下，其光生电子-空穴对分离效率随着Fe的复合量呈现先提高后降低的趋势；表面羟基自由基的产生速率也展现出类似的规律，这提示我们较小的Fe复合比例可能带来较好的光催化活性。0.1%Fe2O3/0.75%Y2O3@T

8、NS有着最高的光催化效率，其光催化降解RhB的速率分别是Y2O3@TNS的1.48倍（UV-vis）和1.51倍（vis）。3、Fe2O3/Gd2O3复合TNS的制备、表征及其光催化性能研究。以P-25型61表面分散型金属氧化物/钛酸纳米片异质结的光催化性能研究二氧化钛、硝酸钆和硝酸铁为原料，采用一锅水热法制备了一系列低复合比例的Fe2O3/Gd2O3@TNS。TEM、XRD和Raman的结果表明G