氮掺杂tio,2光催化剂的制备改性及光催化性能研究

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1、中国石油大学（华东）硕士学位论文氮掺杂TiO<,2>光催化剂的制备改性及光催化性能研究姓名：齐蕾申请学位级别：硕士专业：化学工艺指导教师：郑经堂20090401摘要采用溶胶．凝胶法制备了Ti02、氮掺杂Ti02、Fe-N共掺杂改性Ti02及La-N共掺杂改性Ti02，对样品进行了XRD、DRS、FTIR等分析，并以活性炭纤维(ACF)为载体，制备了负载有氮掺杂Ti02薄膜的复合光催化材料。以染料分子为模拟污染物，考察了样品的光催化性能。氮的掺杂抑制了Ti02晶粒的生长，细化了样品晶粒尺寸，晶粒尺寸较相同煅烧温度下的纯T

2、i02小。氮的引入引起了样品中Ti02晶格的畸变，影响了Ti02由锐钛矿相向金红石相的转变；DRS谱图表明氮的引入使样品吸收带边发生了不同程度的红移，有利于光催化活性提高。紫外光下氮的的最佳添加量为30％，最佳煅烧温度为400℃；可见光下氮的的最佳添加量为5‰最佳煅烧温度为700℃。Fe．N共掺杂Ti02与La-N共掺杂Ti02体系的最佳掺杂量分别为n(Fe)：n(N)：n(TiO／)=0．1％：30％：l和n(La)：n(№：n(Ti02)=0．1％：30％：l，Fe-N共掺杂Ti02最佳煅烧温度为400℃，La-N

3、最佳煅烧温度均为600℃。此条件下制备的改性后光催化剂的光催化活性优于纯Ti02和氮掺杂Ti02。Fe掺杂与La掺杂均能细化样品晶粒，抑制样品中Ti02晶型由锐钛矿相向金红石相的转变；两种金属离子掺杂后使得Ti02光吸收增强并且进一步红移。负载体系中，氮掺杂Ti02以薄膜形式包覆在ACF的表面，在ACF条带状沟槽处的薄膜易开裂。在紫外光下，由于吸附和光催化的双重作用，可使有机污染物快速降解。负载体系由于自身孔结构的因素，可对目标分子的光催化降解性能产生影响，目标污染物的分子尺寸与负载体系孔径相匹配时，可被迅速地吸附进入

4、材料的微孔内部，目标污染物的分子尺寸大于负载体系孔径时，会产生孔屏蔽效应，影响其光催化降解性能。关键词：氮掺杂Ti02，光催化，掺杂，负载StudyonthePreparationModificationandPhotocatalyticPropertyofN—dopedTi02QiLei(ChemicalTechnalogy)DirectedbyProf．ZhengJingtangAbstractPuretitania，N-dopedTi02，CO—dopedwithtransitionmetalFe3+andrar

5、eearthmetalLa3+werepreparedbys01．gelmethod．ThecatalystsobtainedwerecharacterizedbyXRD，DRSandFTIR。Andactivatedcarbonfibers(ACFs)asthesupportforN—dopedTi02loading，N—dopedTi02loadedACFs(TN／ACF)sampleswereprepared，also．Thedyemoleculeswerechosenasthemodeltoevaluateth

6、ephotocatalyticactivityofallsamples．TheNsingle—dopingcouldrestraintheincreaseofgrainsizeandrefinegrains．Besides，theresultsshowedthataddingNcouldledtodistortionandpromotethecrystaltransformationformanatasetorutile．ItcouldalsobroadlightabsorptionrangeofTi02，whichc

7、ouldimprovetheabilityofreduction—oxidation．Itwasfoundthatthesamplescalcinedat400。Canddopedwith30％N(inmole)possessedthehighestphotocatalyticactivityamongofallthepreparedsamplesunderUV-lightirradition，andcalindat600。C，dopedwith5％NOnmolelunderVisible—lightirriadiat

8、ion．Theoptimaldopingamount(inmolarratio)forFeandLawasFe：N：Ti02=0．1％：30％：1andLa：N：Ti0220．1％：30％：1respectively．TheoptimaltemperatureofheattreatmentforFe—NCO—doped’Fi02a