掺杂金属离子对二氧化钛纳米光催化性能的研究

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1、北京印刷学院2008届本科生毕业设计（论文）掺杂金属离子对二氧化钛纳米光催化性能的影响摘要纳米TiO2作为一种重要的绿色环保材料，引起许多研究人员的青睐。然而，因TiO2是宽禁带半导体(Eg-3.2eV)，只有在能量较高的紫外光照射下才表现出光催化活性，而太阳光中的可见光不能有效利用，同时光生电子与空穴的复合几率高，量子产率低，故上述诸缺陷极大地限制了该技术在实际中的广泛应用。针对TiO2光催化氧化技术存在的缺陷，提出了金属离子掺杂改性TiO2光催化剂的设想。本研究以钛酸四丁酯为钛源、无水乙醇为溶剂、冰醋酸为抑制剂，采用溶胶凝胶法来制备纳米二氧化钛光催化剂，通过往

2、溶液中加入金属离子，使其进入TiO2晶粒中，改变掺杂元素、掺杂量和焙烧温度等考察对TiO2光催化活性的影响，同时借助XRD、TEM、UV-Vis等分析手段，表征了改性TiO2微观结构。以甲基橙模拟目标污染物，探讨了在紫外光和太阳光照射下该改性TiO2的光催化活性。实验发现掺杂了金属离子的TiO2颗粒对甲基橙的光催化效果有明显的提高，同等条件下掺铜和掺钴颗粒的催化效果要好于掺铁、锰，然而也发现该工艺未能使掺铬颗粒有催化效果。关键词：二氧化钛，金属离子，光催化，甲基橙48北京印刷学院2008届本科生毕业设计（论文）AbstractAsanimportantgreenm

3、aterial,Nano-titaniumdioxidehasattractedmuchattentioninthescientificresearch.However，TiO2mayshowphotocatalyticactivityonlyunderirradiationofultraviolet(UV)lightforitswidebandgap(Eg-3.2eV),mostofthesunlightisunderutilized.Furthermore，easyrecombinationofphoto-inducedelectronsandholesmak

4、estheefficiencyofphotoquantumlow.ThoseunfavorablefactorshavethephotocatalyticoxidationtechniqueofTiO2limitedinPractice.Consideringtheproblemsabove，theideaofTiO2photocatalystsbymetal-doped-modifiedwaspresented.Inthisstudy,nano-titaniumdioxidecatalystsispreparedbysol-gelmethodwithtetrab

5、utyltitanateastitaniumsource，anhydrousalcoholassolventandtheaceticacidasinhibitor.Addthemetalionstothesolution,thenintothecrystalparticles.Theeffectofroastingtemperature,dopingelementscontentofdopedonthephotocatalyticactivitywasstudied.Themicro-structuresofpreparedphotocatalystswerech

6、aracterizedbyXRD，TEM，UV-Visanalysis.Takemethylorangesimulatedaspollutants,discussedthatthephotocatalyticactivityofthemodifiedTiO2inthesunlightandUVradiation.ThestudiesfoundthatthemetalionsdopedTiO2causedsignificantlyimprovedthephotocatalysisactivityofmethylorange.Keywords:titaniumdiox

7、ide,metalionsdoped,photocatalysis,ultravioletlight,sunlight,methylorange48北京印刷学院2008届本科生毕业设计（论文）目录引言1第一章文献综述31.1TiO2纳米的光催化技术概述31.2TIO2光催化反应原理31.3Ti02光催化剂掺杂改性作用机理41.4过渡金属离子掺杂51.5掺杂改性的Ti02光催化剂的制备方法61.5.1溶胶-凝胶法61.5.2水热法61.5.3离子注入法61.5.4沉淀法71.5.5浸渍法71.5.6微乳液法71.6掺杂对TiO2光催化性能的影响81.6.1离子掺杂对

8、催化剂吸光