掺杂二氧化钛多层结构薄膜的制备及光催化研究

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1、山东轻工业学院硕十学位论文摘要本论文采用溶胶．凝胶法制备Si02．Ti02、Fe203．Ti02、Ce02．Ti02复合纳米光催化剂，探讨了三种光催化剂最佳掺杂量及其掺杂机理；研究了非均匀掺杂方式对三种催化剂光催化活性的影响，比较了非均匀掺杂Ti02薄膜与均匀掺杂的光催化性能，并测定了Fe203．Ti02、Ce02．Ti02复合纳米光催化剂可见光下的光催化活性；经过在NH3气氛的管式炉中煅烧，通过不同的煅烧时间制备不同掺氮时间的N．Ti02薄膜，并研究其光催化活性，其主要研究成果如下。采用溶胶凝胶法用Si、Ce、Fe单掺杂对Ti02进行改性，得出了最佳的掺杂量分别为15％at、1．5％a

2、t、0．3％at。非均匀Si02．Ti02、Ce02．Ti02、Fe203．Ti02薄膜的XRD出现锐钛矿型单一晶相。根据Scherrer方程计算掺入Si02、Ce02和Fe203后的Ti02晶粒尺寸分别为30，14，24nm。非均匀掺杂薄膜(FT)、均匀掺杂薄膜(FF)和Zi02薄膜(TT)的光催化活性的大小顺序为：FT>FF>TT。在R光下，Ce02．Ti02光催化剂薄膜的最大降解率优于Fe203．Ti02光催化剂薄膜。氮的掺杂抑制了晶粒的生长，氮进入到了氧的品格部分取代了氧的位置，形成Ti02．xNx晶格，N．Ti02薄膜的光吸收边产生了20．100nm的红移。氮掺杂二氧化钛样品的

3、紫外光活性随掺氮时间的延长而减低，其活性顺序依次为a>b>c，但其可见光照射下的光催化性能与紫外光下样品的光降解性能相反，样品的光降解性能随着掺氮时问的延长而增强，其活性顺序依次为c>b>a。关键词：纳米Ti02；光催化；溶胶．凝胶法；非均匀掺杂；PN结ABSTRACTThethesisstudiednanophasematerialswiththeirbestdoptantandthemechanics，theSi02．Ti02，Fe203．Ti02，Ce02一Ti02nanophasephotocatalysiswaspreparedbys01．gelmethod．Theactivi

4、tyofnon．uniformdopedmultiplayerswascharacterizedbyphotocatalytiedegradationofaqueousmethylorangeunderUVandvisiblelightirradiationwithself-madeepuipument．TheprinciplewasalsodiscussedwithPNiunction．Nano．filmofN—dopedTi02(N—Ti02)werepreparedatacertaintemperatureof600。Cinpipe．stillheater．thefilmWasst

5、udiedwithit’Svisiblelightactivity．Themaintestcontentswereasfollows．Ti02wasmodifiedbySi，Ce，Fewithsol—gelmethod．Testgottherelationbetweendegradationrateandthebestdopingamount．InthisstudythecorrelationbetweencrystalstructureandphotocatalysisofTi02dopedwithdifferentnon．uniformmultiplayerswasstudied．t

6、heaverageparticlesizewasabout30nm．14nm，24nm．TheresultsillustratethattheorderoftheFT，FFandTTfilmsisFT>FF>TT．andinvisiblelighttheCe02-Ti02filmshavethebeReractivitythanFe203-Ti02films．Nano．filmsofN-dopedTi02(N—Ti02)werepreparedatacertaintemperatureof600。Cinpipe．stillheater．Thesamplesweremodifiedbyni

7、trogendopingin3h，4h，5hrespectively．ThepreparedfilmswerecharacterizedbyXRD，XPSandUV—Visabsorbancespectra．TheresultsshowedthatthecrystalstructureofN-Ti02wasanatase，theaverageparticlesizewasabout20nmandtheopticalabsorptio