掺杂与共掺杂tio2的制备与其性能研究论文

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1、国内图书分类号：TQ426.6学校代码：10213国际图书分类号：541密级：公开工学硕士学位论文掺杂及共掺杂TiOB2B的制备及其性能研究硕士研究生：王文英导师：李宣东高级工程师申请学位：工学硕士学科：化学工程与技术所在单位：理学院化学系答辩日期：2009年6月29日授予学位单位：哈尔滨工业大学ClassifiedIndex:TQ426.2U.D.C.:541DissertationfortheMaster’sDegreeinEngineeringSTUDYONTHEPREPARATIONANDPROPERTIESOFDOPEDANDCO-DOPEDTiOB2BCandidate：W

2、angWenyingSupervisor：SeniorEngineerLiXuandongAcademicDegreeAppliedfor：MasterofEngineeringSpeciality：ChemicalEngineeringandTechnologyAffiliation：DepartmentofChemistryDateofDefence:June,29th,2009Degree-Conferring-Institution:HarbinInstituteofTechnology哈尔滨工业大学工学硕士学位论文摘要TiOB2B在太阳能转换和存贮、自洁、有机污染物降解等方面

3、引起广泛的关注。但由于其带隙较宽，只能吸收波长较短的紫外光，使得太阳能的利用率较低；离子掺杂可以在TiOB2B中引入捕获阱，使光激发产生的电子与空穴得到有效分离，减少光生电子和空穴的复合，从而提高光量子效率。本文采用溶胶-凝胶法制备了掺杂和共掺杂TiOB2B薄膜和粉末，制备的样品采用X射线衍射(XRD)，紫外可见光谱(UV-Vis),扫描电子显微镜(SEM)、X射线光电子能谱(XPS)和X射线能谱(EDS)进行测试表征，并对甲基橙水溶液的降解动力学作了初步探讨。采用溶胶-凝胶法和浸渍提拉法制备了TiOB2B薄膜，系统地考察了反应物体积比、水的添加量、反应温度、热处理温度和热处理时间等工

4、艺条件参数对TiOB2B薄膜的物相结构、光学性能及微观结构等方面的影响。结果表明，所制备的薄膜锐钛矿晶型较好，随着热处理温度的升高，晶粒有长大的趋势，透过性良好。经紫外光照射后，450℃的样品的亲水性能最好，接触角为5°。对TiOB2B薄膜进行了钒掺杂改性，制备的样品均为锐钛矿相；随着掺杂量的增大，薄膜变得更加均匀，透过性良好；经紫外和可见光照射后，接触角均有下降，钒的掺杂量为1.46%，紫外光照射后，薄膜接触角下降到4°；钒的掺杂量为6.90%，可见光照射后薄膜的接触角下降到6°。通过正交实验对合成TiOB2B粉末工艺进行了优化，当反应物体积配比（钛酸丁酯︰无水乙醇︰硝酸︰水）为15

5、︰45︰1.5︰1，反应温度40℃，热处理温度450℃，热处理时间2h时，紫外光下甲基橙溶液的降解率最好，2h降解率为82.1%。制备了掺钒、掺铌、钒氮共掺杂和铁氮共掺杂TiOB2B，样品可见光催化活性较纯TiOB2B提高1.5倍左右。钒、铌的掺杂抑制了金红石的产生，随着掺杂量的增大，锐钛矿（101）衍射峰强度降低；掺钒TiOB2B由近似球形的纳米粒子组成，掺杂铌的粒子呈现片状，均匀性、分散性相对较好，且粒径分布较窄，平均10nm左右；通过XPS发现，5+V、NbPP进入了TiOB2B的晶格；钒氮、铁氮共同引入对晶型转化有影响，共掺杂后漫反射光谱可红移至422nm左右；紫外可见光催化性

6、能均有所提高。对不同掺铌TiOB2B降解甲基橙水溶液光催化氧化实验数据进行积分法处理，发现经一级拟合后的相关系数最好，表明掺铌TiOB2B对甲基橙光催化降解遵循一级反应动力学规律。关键词：溶胶-凝胶法；二氧化钛；掺杂；超亲水性；光催化-I-哈尔滨工业大学工学硕士学位论文AbstractSemiconductorphotocatalystTiOB2Bhavebeenincreasinginterestsinantibacterial,deodorization,self-clean,remediationofpollution.ButForbiddenbandofTiOB2Bis3.2e

7、VandonlyabsorbUV,soutilizationratioofsunlightislow;ion-dopedTiOB2Bcangetcapturethatcanmaketheelectron-holepairsseparatedtoimproveefficiencyofphotons.DopedTiOB2BfilmsanddopedTiOB2Bpowdersweresynthesizedbysol-gelmethod.Thesupe