可见光响应纳米tio,2的制备及性能研究

《可见光响应纳米tio,2的制备及性能研究》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在学术论文-天天文库。

1、天津大学硕士学位论文可见光响应纳米TiO<,2>的制备及性能研究姓名：宋宁宁申请学位级别：硕士专业：化学工程指导教师：谭欣20090501摘要Ti02作为一种高效、节能、无二次污染、低成本的光催化剂，已经广泛应用于环保、制氢及能源领域。Ti02虽然具有独特的光学性能，但是由于其禁带宽度较大(3．2eV)，只能捕获不到3％的太阳光能量(波长小于387nm)，而且光生电子．空穴对在Ti02表面或体内能够很快复合，致使Ti02许多应用都受到限制。因此，如何通过改性提高Ti02在太阳光照射下的光催化效率成

2、为目前研究的重点。本研究制备了氮掺杂改性、氮铈共掺改性纳米Ti02光催化剂，通过比较Ti02改性前后的光催化活性、晶体结构和化学状态特征，论述了氮掺杂、氮铈共掺杂Ti02的光催化活性改性机理。本研究采用溶胶．凝胶法制备氮掺杂、氮铈共掺改性纳米Ti02粉末，通过实验对比其光催化活性，使用TEM、XPS、XRD、BET、DRS等表征分析催化剂形貌、结构，通过在不同波长光照射下光催化氧化Ⅺ实验考察改性前后的光催化效率。在紫外光和可见光照射下均有如下实验结论：氮掺量为O．97at．％的氮掺杂改性Ti02，

3、铈掺量为0．70at．％，氮掺量为0．33at．％的氮铈共掺改性Ti02光催化活性最高。氮掺量及氮在Ti02晶体中存在状态是影响氮掺杂和氮铈共掺改性Ti02光催化活性的主要因素，变价铈离子对光催化剂的的特殊作用也是影响氮铈共掺改性纳米Ti02的因素。关键词：光催化二氧化钛氮铈可见光ABSTRACTTitaniumdioxideexhibitsuniquephoto．functionalitiesthatmakeitanexcellentchoiceforphotocatalyticapplicat

4、ionsinenvironmentalprotection，hydrogenproductionandenergyfieldsduetoTi02isahighlyeffective，savingenergy,withoutanyfurtherpollutedandlowcostphotocatalyst．Howevermanyapplicationshavebeenlimitedbyitslargebandgap(3．2eⅥwhichcanonlycapturelessthan3％ofthesol

5、arirradiance(wavelength<387nm)，andthefastrecombinationofphotogeneratedelectron—holepairsbothonthesurfaceandinthelatticeofTi02．So，thecurrentissueishowtoimproveitsefficiencyundersunlightirradiationbystructuremodification．ThemodifiedTi02photocatalystdope

6、dwithnitrogenand／orceriumweresynthesizedinthispaper．Bycomparingtheirphotocatalyticactivity,crystalstructureandchemicalstatecharacterization，themechanismofdopednitrogenand／orceriumelementsonphotocatalyticactivityofnitrogenand／orceriumdopedTi02havebeend

7、iscussed．Thenitrogenwith／withoutceriumCO—dopedTi02nanoparticlesweresynthesizedviaSol-geltechnique．PhotocatalystswerecharacterizedbyTEM，XPS，XRD，BET,andDRS．BytheKIphotocatalyticoxidationexperimentsunderdifferentwavelengthsirradiationwerecarriedoutandthe

8、ircatalyticefficiencywerestudied．Fromthecurrentresultswecouldconcluded：theoptimaldopedratiois0．97at．％nitrogenfornitrogendopedTi02，andO．70at．％ceriumand0．33at．％nitrogenfornitrogenandceriumCO—dopedTi02．DopingnitrogenanditschemicalstateinTi02nanoc