可見光響應(yīng)的TiO2納米材料的制備及光催化活性研究.pdf

1、 可見光響應(yīng)的 可見光響應(yīng)的 TiO2 納米材料的制備及 納米材料的制備及 光催化活性研究 光催化活性研究 Preparation and Photocatalytic Activity Study on Visible Light Response TiO2 Nanomaterials 姓 名 毛咪秋 毛咪秋 學(xué)科專業(yè) 學(xué)科專業(yè) 分析化學(xué) 分析化學(xué) 研究方向 研究方向 分離科學(xué)及材料化學(xué) 分離科學(xué)及材料化學(xué) 指導(dǎo)教師 指導(dǎo)

2、教師 吳國勝 吳國勝 完成時間 完成時間 200 2008 年 5 月 摘要 I 摘 要 太陽能的利用，環(huán)境污染的控制與治理是人類面臨和亟待解決的重大課題。二氧化鈦光催化劑是具有代表性的半導(dǎo)體氧化物， 在常溫下利用光能氧化分解污染物， 廣泛應(yīng)用于氣相及水溶液中有機(jī)污染物的降解以及光電轉(zhuǎn)換等領(lǐng)域。 二氧化鈦具備長期的穩(wěn)定性和無毒性， 成為光催化材料的研究熱點(diǎn)。 但TiO2禁帶寬度大(3.2eV,銳鈦礦),只能利用太陽光中的紫外線部分

3、(僅占太陽光能3-4%)，卻無法充分利用太陽能。對催化劑進(jìn)行改性,降低其禁帶寬度使其光響應(yīng)波長紅移至可見光區(qū),從而可利用太陽光輻射中能量占絕大多數(shù)的可見光（約45%）,是TiO2光催化氧化技術(shù)進(jìn)入實用階段的關(guān)鍵。 研究表明， 通過修飾或改性使得TiO2響應(yīng)太陽光的可見光部分， 高效利用太陽能來解決能源和環(huán)境問題已經(jīng)成為TiO2光催化研究領(lǐng)域的一大熱點(diǎn)。 近年來， 理論和實驗研究發(fā)現(xiàn)，非金屬摻雜的TiO2特別是采用非金屬元素氮對TiO2進(jìn)

4、行摻雜改性，是拓展TiO2光譜響應(yīng)范圍的有效途徑。從而極大地提高了使用太陽光進(jìn)行光催化反應(yīng)的效率， 使其成為光催化反應(yīng)的理想材料， 并得到了廣泛的關(guān)注。 本論文的工作主要分為以下幾個部分： ①以鈦酸四丁酯為原料，以醋酸為抑制劑，硝酸為催化劑，采用工藝比較簡單的溶膠-凝膠法制備了二氧化鈦納米粉體， 并對其進(jìn)行了表征， 同時分析了醇鹽種類、溶劑用量、加水量、抑制劑的量等制備條件對粉體性狀的影響。 ②本文首次采用尿素燃燒法一步制備氮摻雜二氧化

5、鈦納米材料。本論文利用了尿素為氧化劑，并作為氮源，在短時間制備了氮摻雜 TiO2 納米光催化劑。并采用 XRD、 TEM、 XPS 等測試分析方法對制備的粉體進(jìn)行了結(jié)構(gòu)和特性表征。實驗發(fā)現(xiàn)在一定溫度下得到的摻氮的 TiO2 均為銳鈦礦相結(jié)構(gòu)，晶粒尺寸在10-20nm， 顆粒分布較均勻， 沒有明顯的團(tuán)聚現(xiàn)象； XPS 測試表明 N 原子以 Ti-N鍵的形式存在于 TiO2中， N 原子進(jìn)入了 TiO2晶格， 成功實現(xiàn)了摻雜； 采用 UV-