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《n掺杂二氧化钛纳米管的制备及光催化性能研究》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在教育资源-天天文库。
1、------------------------------------------------------------------------------------------------N掺杂二氧化钛纳米管的制备及光催化性能研究第27卷第4期??2010年8月Vol??27No??4??August2010张理元,刘钟馨,于晓龙,吕作凤,曹??阳(海南大学材料与化工学院,海南优势资源化工材料应用技术教育部重点实验室,硅锆钛资源综合开发与利用海南省重点实验室,海南??海口??570228)摘??要:采用阳极氧化法在纯钛表面制备了二
2、氧化钛纳米管,并在热处理的过程中提供氨气氛进行掺N。场发射扫描电镜(FESEM)观察结果表明,制得的纳米管管径为70~80nm,壁厚为5~10nm;XRD分析结果表明,400??热处理的未掺杂二氧化钛为纯锐钛矿相,400??热处理掺杂后的二氧化钛为锐钛矿和金红石混相。以甲基橙为参考污染物,采用分光光度计研究了未掺杂和N掺杂二氧化钛纳米管对污染物的光催化性能。结果显示N掺杂的二氧化钛纳米管的光催化性能比未掺杂的提高了——————————————————————————————————————-----------------------
3、-------------------------------------------------------------------------11??1%,光催化效果差异是N掺杂引起的。关键词:阳极氧化;二氧化钛纳米管;N掺杂;光催化1??前??言TiO2作为一种重要的无机半导体材料,在太阳能光解水、污水处理等方面有着重要的应用前景。但禁带宽度约3??2eV的TiO2激发产生电子-空穴对时需用紫外线光照射,而紫外光在太阳光中的比例很低,其电荷载流子复合速率很快,所以其在太阳光下的光催化活性及对污染物的降解效率不高,从而限制了TiO
4、2光催化剂的广泛应用。大量实验研究证明,通过掺杂可有效提高TiO2的光催化活性,拓宽其光响应范围。目前TiO2掺杂方法很多,主要有非金属掺杂[1]极氧化法[7]、高温雾化法[8]、光沉积法[9]等。阳极氧化法制备二氧化钛纳米管具有操作简单,参数易控制的优点。本研究选择阳极氧化法制取二氧化钛纳米管,在热处理的过程中提供氨气氛进行N掺杂。2??实??验——————————————————————————————————————---------------------------------------------------------
5、---------------------------------------2??1??实验原料与仪器实验原料:钛片(TAl纯钛),浓氨水(分析纯),氢氟酸(w(HF)40%),无水乙醇(分析纯)。实验仪器:自制阳极氧化法装置,超声清洗器(SG1200HE),管式炉。2??2??实验方法2??2??1样品制备将钛片制成20mm!30mm!1mm的片状,用砂纸打磨钛片,然后先后放入丙酮、无水乙醇、去离子水中超声清洗,吹干待用。配置1L0??5%(质量分数)的HF酸溶液,将钛片浸在HF溶液中腐蚀1~2min,用自制阳极氧化装置(图1)氧
6、化40min,氧化电压为20V,制得二氧化钛纳米管。将制得的二氧化钛纳米管放入管式炉中,在400??下热处理2h,随炉冷却,得到未掺杂的二氧化钛纳米管。另将盛有浓氨水的坩埚置于管式炉中,在400??下和金属掺杂[2]。非金属元素掺杂TiO2的原理一般是在TiO2中引入晶格氧空位,或部分氧空位被非金属元素取代,形成TiO2-xAx(A代表非金属元素)晶体,降低TiO2的禁带宽度,从而拓宽TiO2的光响应范围。金属掺杂主要有稀土金属掺杂、过渡金属掺杂、贵金属掺杂等。最近,研究人员发现二氧化钛纳米管比起二氧化钛的其他形式,在光催化性能方面有
7、极大的提高和改善,而且解决了TiO2——————————————————————————————————————------------------------------------------------------------------------------------------------粉体材料难以回收利用的问题。所以近年来二氧化钛纳米管的掺杂已经成为研究的热点。目前对二氧化钛纳米管掺杂的主要方法有:溶胶凝胶法[3-4]、水热法[5]、阳极氧化法[6]、电泳沉积再阳收稿日期:2010-01-15基金项目:科技部国际科技
8、合作项目(2008NR0685);教育部重点科技项目(207091);海南省教育厅基金(Hjkj2008-01);国际科技合作项目(2009DFA92550):(),男,,电话:,??mai:l@126??com。将钛片
