TiO,2的改性及光催化性能的研究

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1、摘要摘要近年来，Ti02光催化氧化技术作为一种非常具有应用前景的有机废水处理方法已成为嚣内外的一个热点研究领域。光催佬氧化技术燕有诸多瓣优点，绸如：能耗低、处理效率高、工艺设备简单、操作条件易于控制、非选择性的降解有机污染物、无二次污染等。二氧化钛光徨化剂具有无毒、化学性能稳定、氧化能力强、价格低、可以重复使用、消耗少等优点，使光催化氧化技术其有潜在的高效性和经济性。然而由予Ti02的带豫能较大，只有在能量较大的紫外光照射下名‘能表现出光催化活性。此外光生电子和空穴的复合几率也较高，光量子产率较低，这些不利因素都使Ti02光催亿技术在永处理静实

2、际应用中受到限制。麟前，对纳米Ti02进行表面修饰的方法很多。金属离予掺杂是改善催化荆光催亿性能的有效途径，而稀土离子所具有的特殊电子结构能有效地对Ti02进行表面改性。最新的研究成果显示，非会缓氮的掺杂可将Ti02吸收光谱范围扩大到可见光。本文采月溶胶一凝胶法和浸瀵法制各了瓢02光缆佬裁及孙、La、Fe离予掺杂的Ti02光催化剂，以紫外光降解甲基橙为模型反应，考察了样品的光催化活性。对涨制各的光催化齐4进行了X一射线衍射分析和羞热一热重分板。分析了焙烧瀑度及掺杂浓度对改性Ti02粒子晶型结构、鼎粒尺寸、光催化活性的影响。采箱多弧离子镀制备掺氮

3、T{02薄膜，以O：和N：混合气体为反应气体，在玻璃基片上制备掺氮Ti02薄膜。探索了Ti02薄膜、掺氮Ti02薄膜的制备工艺和薄膜的相变规律。乖j用x射线衍射仪分析了Ti02薄膜以及掺氮Ti02薄膜的晶体结构。利用紫外一可见光分光光度计研究了Ti02薄膜与掺氮Ti02薄膜的光吸收性能。实验结果表明，与纯Ti02相比，掺杂La、Fe和Pb的样品对甲綦橙的降觯率均有不同程度的提高，说明掺杂可以使Ti02的光催化活性提高。Fe离子掺杂提高Ti02的光催化活性最为显著。Fe伍摩尔比为O．01％于500℃焙烧Ti02粒子光催化活性最好。溶胶凝胶制备的掺

4、杂Ti02比负载法制备的T．02在具有较强的催化活性。工艺参数为：工作压强为5．32Pa、偏压为100v、靶基距离为170册、工作电流为40A、镀膜时闯为20分锄、N2气体流量为5sccm对，可制备出氮掺杂的Ti02薄膜。该薄膜与Ti02薄膜相比，光吸收限明显的红移，由385nm提高到北京工业大学：r学顽』：学位论文480nm，带隙鼹由3．22ev交两2．58ev。缀400℃加热蜃毙吸收限可缀移至5∞nm，带隙能变为2．48ev。掺氮Ti02薄膜的晶化温度是300℃以上，晶卷Ti02比非晶惑游光骚嫂缝裁簧好。氮气溅蟹、热签憨王艺是影糖薄膜光墩竣

5、蠖熊豹重要麴工笆参数。氮掺魏下i02薄膜隧热处理温庭拜离，j毪城牧徽国越广。关键询二氧化钛；掺杂：潞胶一凝胶；够弧离子镀：搬催化一JI—AbstraelThephotocatalyticoxidationteohn0109yofTiOzhasbeenwidelystudiedasapotentialmethodinorganicwastewatertreatmentinrecentyears．Ithasmanyadvantagessuehaslowenergyconsumption，hightreatmenteffieiency，simplep

6、r。cessingequipment，easilycontrolle硅operationconditions，non—selectiVelydegradedor98nicpollutants，nosecondarypollutionetc．Titaniumdioxide，asaphotocatalyst，isnotonlynontoxieitselfandlow～cost，butalsohassteadychemicalpropertiesandhighoxidatiVecapability，andcanbeeffieientandcausel

7、essenergyconsumption．A1lthose皿akephotocatalytictechniquehighlyefficientandeconomical．However，1、i蹶mayshowphotocatalyticactivityonlybyirradiatiOnofUV1ightforitswidebandgap．Inaddition，easyreco翔bin8tionofphoto—inducedelectronsandh01eslIlakestheefficiencyofphotoquantum10wer．Those

8、unfavOrablefactorshavebecomeanobstacleforthepracticalapplicationofthephotoe