探究金属离子掺杂纳米tio2的制备及其表面修饰的研究

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1、工学硕士学位论文金属离子掺杂纳米TiO2的制备及其表面修饰的研究石德付哈尔滨工业大学2006年6月+国内图书分类号：O614.411国际图书分类号：568.821工学硕士学位论文金属离子掺杂纳米TiO2的制备及其表面修饰的研究硕士研究生：石德付导师：韩喜江教授申请学位：工学硕士学科、专业：化学工艺所在单位：应用化学系答辩日期：2006年6月授予学位单位：哈尔滨工业大学+ClassifiedIndex：O614.411U.D.C.:568.821’DissertationfortheMastersDegreeinEngineeringPREPARATIONOFMETALIRON-

2、DOPEDNANO-TiO2ANDSTUDYONITSSURFACEMODIFICATIONCandidate：ShiDefuSupervisor：Prof.HanXijiangAcademicDegreeAppliedfor：MasterofEngineeringSpecialty：ChemicalTechniqueAffiliation：AppliedChemistryDateofDefence：June,2006Degree-Conferring-Institution：HarbinInstituteofTechnology哈尔滨工业大学工学硕士学位论文摘要TiO2光催化

3、型抗菌剂无毒、高温下不变色、不分解，价格低廉，来源丰富；能隙较大，产生光生电子和空穴的电势电位高，有很强的氧化性和还原性，因此成为研究热点之一。但是TiO2半导体材料的禁带较宽，只有能量大于3.2eV的紫外线（波长＜387.5nm）照射才能激发光催化反应，研究可见光下TiO2光催化反应已成为该领域的一个重要课题。本文用共沉淀法和钛聚法制备不同结构的纳米TiO2，由共沉淀法制备的TiO2粒径大约为20nm的多孔微晶，而钛聚法制备的TiO2具有一维纳米结构，表面排列比较紧密。根据XRD、SEM、TG-DTA、IR测试推断纳米片状TiO2的反应机理，确定氧自由基为钛聚法反应过程中的关

4、键因素，只要控制水量、温度，就能得到纳米片状TiO2，且没有污染的优点。3+2+2+在此基础上，分别用共沉淀法和钛聚法制备了掺杂Fe、Cu、Zn纳3+米TiO2，结果表明，共沉淀法掺杂0.4mass%Fe纳米多孔TiO2在波长400nm之前就有较强的紫外吸收峰；超声波处理之后，其在波长400nm之前出现了极强的吸收峰。在波长400~850nm之间，掺铁纳米多孔TiO2出现了一个较小的吸收平台，所以在整个紫外-可见波长范围内大大提高了量子效3+率；钛聚法制备的活性炭负载0.4mass%Fe-TiO2光催化剂效果最好，避光搅拌30min，光照30min，降解甲基橙的脱色率可达96.

5、8％。对钛聚法制备的纳米片状TiO2进行表面修饰的研究，分别制备了亲水性和亲油性的改性纳米TiO2。实验结果表明，控制pH值为4.0~4.5，加入4mass%十二烷基苯磺酸钠（DBS），能使纳米TiO2充分分散在水中，分散率达到21％；控制TiO2与油酸的摩尔比为1∶0.2，能够得到亲油性的纳米TiO2，并且在油酸过量的情况下，得到复合TiO2材料。关键词TiO2；钛聚法；共沉淀法；降解；作用机理-I-哈尔滨工业大学工学硕士学位论文AbstractAsawell-knownoptoelectronicsemiconductorwithphotoelectrochemicalan

6、dphotocatalyticactivity,TiO2isconsideredtobeaneffectiveandnontoxicphotocatalystforatmospherecleaningandwaterpurification.Lightofwavelengthshorterthan387.5nmcanbeabsorbedsincetheenergygapofTiO2is3.2eV.Itsenergyconversionefficiencyismuchlowerthanthepresentcommerciallevel,soresearchofphotocatal

7、yticefficiencyhasbeenanimportantsubjectinTiO2.NanometerTiO2waspreparedbyco-precipitationandtitantiumpolymerizationinthispaper,withitsphysicalandchemicalpropertiescharacterizedbyXRD、SEM、TG-DTA、IR.ThetestshowedthegrainsizeofTiO2particlewasabout20nmin