摻雜改性納米TiO-,2-的制備及其性能研究.pdf

1、TiO<,2>納米材料在光催化降解污染物、染料敏化太陽能電池、光分解水制氫等方面有著廣闊的應(yīng)用前景。由于TiO<,2>禁帶較寬，對太陽能的利用率低，制約了其在實際中的應(yīng)用。適當?shù)負诫s金屬與非金屬元素有助于改善TiO<,2>的光吸收，抑制光生載流子的復合，提高光催化反應(yīng)的量子產(chǎn)率與拓寬可見光譜響應(yīng)范圍，是對TiO<,2>改性的一種行之有效的方法。 本論文以La、Ni、N元素為摻雜源，通過XRD、SEM、UV-Vis等對樣品的晶型轉(zhuǎn)

2、變、晶相組成、表面形貌、紫外-可見光吸收和光催化性能進行了考察，得到了以下結(jié)果： 1、采用Sol-gel法，500℃熱處理2h得到TiO<,2>混晶(68.4％的銳鈦型和31.6％的金紅石型)和La、Ni單摻與共摻雜的納米TiO<,2>粉體材料，顆粒主要為球形且晶粒尺寸較為均勻。XRD結(jié)果顯示，La和Ni離子的摻雜抑制了TiO<,2>的相變和晶粒尺寸的增長，純TiO<,2>的粒徑主要分布在20～30nm，摻雜La和Ni后樣品的晶

3、粒尺寸在9～20nm之間。 2、摻雜La和Ni后，TiO<,2>在紫外和可見光區(qū)的吸收能力均有不同程度地增強。與未摻雜TiO<,2>的吸收帶邊相比，La摻雜TiO<,2>的吸收帶邊藍移，Ni摻雜和La、Ni共摻TiO<,2>的吸收帶邊發(fā)生紅移，紅移量分別約為40nm和35nm。以亞甲基蘭為目標降解物，對樣品進行光催化性能評價，結(jié)果表明，La單摻和La、Ni共摻雜促進了光生電子-空穴對的分離，從而提高了光催化降解亞甲基藍的活性。

4、3、采用鈦酸四丁酯水解沉淀法制備的N摻雜與Ni、N共摻雜TiO<,2>納米粉體，分別在450℃、500℃、550℃溫度下熱處理，XRD與SEM結(jié)果顯示，各樣品主要以銳鈦礦晶型存在，晶粒尺寸分布在13-20nm。采用此方法制備過程中，形成了一些難以分散的晶體硬團聚。 4、N摻雜拓寬了TiO<,2>的光吸收范圍，在N<,2>保護下相比空氣中煅燒，樣品在可見光區(qū)的吸收能力有所提高；隨著熱處理溫度的提高，N摻雜量減少，Ni、N共摻雜Ti