可见光响应金属非金属共掺杂纳米tio,2制备及应用研究

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1、论文题目：可见光响应金属／非金属共掺杂纳米Ti02制备及应用研究专业：材料学硕士生：郭俊刚(签名指导教N-杨志远(签名摘要纳米Ti02(nano．Ti02)在光催化领域已经显示出广阔的应用前景，有选择性的进行掺杂已被证明是一种提高其光催化活性的极其有效的方法。将光催化剂固定化既可以解决催化剂回收难问题，还可以克服悬浮相催化剂稳定性差和容易中毒的缺点。采用传统的固定方法，量子效率往往降低，因而推广应用受到限制；最新的固定化的方法趋向于选择一些具有特殊性能的载体，利用这些载体的大比表面积，强吸附性能，使被降解物与催化剂接触机率增加，从而实现在同一反应器内，吸附和催化的有机结合，大

2、大提高催化剂光降解效果，因此是非常有发展前途的新型光催化材料。本文旨在开展对二氧化钛金属、非金属离子掺杂改性条件、光催化降解有机物动力学及AC负载技术的研究，探索其最佳制备工艺条件，以期进一步充实光催化剂修饰改性技术、负载及有机污水治理方面的研究。采用金属离子(Fe)和非金属离子(S)对纳米Ti02进行修饰改性，制得了金属、非金属以及金属／非金属共掺杂的纳米Ti02。利用激XPS、TEM、XRD、SEM、FTIR等手段对纳米Ti02进行了结构表征。以次甲基蓝溶液模拟有机废水，以掺杂改性的纳米Ti02作为光催化剂研究了纳米Ti02光催化活性。结果表明：以体积比为TiCl4：H2

3、0=1：3的Ti04水溶液，利用浓氨水沉淀制得的Ti02前驱体，在400。C煅烧2h可制得比较纯净的锐钛矿晶型纳米Ti02颗粒，其平均粒径在10,-一30nm。掺杂元素、掺杂方法和掺杂量对改性纳米Ti02的晶粒度、晶型及光催化活性都有较大影响，而且每种掺杂离子都存在一个最佳浓度值，掺杂浓度太高或太低都不利于纳米Ti02的催化性能。对于可见光下次甲基蓝的光催化降解，共掺杂纳米晶的催化活性均高于单一掺杂的Ti02纳米粉体，共掺杂元素间起到了良好的协同作用，促进了光催化活性的提高。最佳的掺杂比例分别为：S：Ti=I：1、Fe：Ti=0．05％：1、S：Fe：Ti=I：0．05％：l

4、。用AC负载Ti02，Ti02颗粒均匀吸附在它的表面中，颗粒粒径小，不易脱落；AC强度较高，不易粉化，用它作Ti02的载体，不会造成二次污染，有效解决了催化剂难于回收的困难。次甲基蓝溶液初始浓度在2--一7mg／L的范围内，其光催化降解反应遵循表观一级反应动力学规律。反应的表观速率常数随着溶液初始浓度的增大而减小。关键词：纳米Ti02；光催化；负载；AC；降解研究类型：应用研究Subject：PreparationandApplicationofHighActiveMetal／nonmetalCo--dopedNano·-sizedTi02inVisibleLightSpec

5、ialty：MaterialsScienceName：GuoJungang(Signature)Instructor：YangZhiyuan(Signature)AbstractNanocrystallinetitaniumdioxidefindsabroadfieldofrealizedandpotentialapplicationsintheareasofphotocatalysis．Selectivedopingofthecrystallinematrixhasbeenprovedtobeallefficientroutetoimprovethephotocatalyt

6、icactivityofnano—Ti02whenitisdopedwitIlvariousmetalcaptions．Thedifficultyofrecovery,steadinessandinactivationCanberesolvedbyimmobilization．Thequantumefficiencyofimmobilized-Ti02islowerthanthatofsuspended—Ti02withsameTi02massusingthetraditionalsubstrates．Atpresent，thesubstrates，whichhavesome

7、specificpropertiessuch部highspecificsurfaceareaforlligh-adsorption．areregardedasbetter．111edoublefunctionsofphotocatalysisandadsorptionCancometruewitll11jghefficiencysimultaneously．Theaimoft11iSdissertationistoinitiatetheresearchofthemetalionandthenon．met