氮掺杂混晶二氧化钛的制备及其可见光光催化性能研究.pdf

硕士论文氮掺杂混晶二氧化钛的制备及可见光光催化性能的研究摘要\l删渊316㈥7 \Y2061 ,只会吸收自然界中约5%的紫外光发生光催化作用,而对占有太阳光中很大部分的可见光(45%)却无法有效利用,这严重阻遏了其工业应用。所以,为了拓展二氧化钛光响应范围,使其在可见光下能降解工业废水,具有很深远的意义。本文以四氯化钛为钛源,先采用溶胶一凝胶法制备出锐钛矿一板钛矿混晶二氧化钛, 再以N'N-二甲基甲酰胺为氮源,(),并以X射线粉末衍射仪(XRD)、X光电子能谱(XPS)、透射电子显微镜(Ⅱ:M)、紫外一可见分光光度计等表征手段,研究了光催化剂的结构和可见光光催化性能。实验结果表明:(1)采用溶胶一凝胶法制备混晶纳米二氧化钛的最佳条件为: TiCl4:HCl摩尔比为l:4,H20:C3H80体积比为1:2,,在80"C 下溶胶一凝胶化反应15h,即可得到粒径细小、分布均匀的混晶二氧化钛。然后采用水热法制备掺杂氮元素的混晶纳米二氧化钛,最佳条件为:H20:DMF的体积比1:14,120。C 下水热反应12h即可得到光催化性能优良的N-面02。(2)以亚甲基蓝为光降解模型,当加入未掺杂氮原子的混晶二氧化钛和商用P25时, 其可见光降解率分别为5%和9%,%。由XRD 和XPS分析表明,,这一方面归结于二氧化钛的混晶效应,,除此之外,由于N-Ti02中氮原子注入到二氧化钛的晶格中,可拓展其光响应范围。(3)-Hinshelwoof--级反应动力学规律。反应速率由反应物浓度控制,光催化反应速率常数(幼与亚甲基蓝初始浓度(co)的关系式(1。关键词: 二氧化钛,混晶,N掺杂,光催化,动力学 Abstract 硕士论文 Abstract 面02 isactivedonlybyirradiating withultravioletlight due toitslarge bandgap . Thissuggests thatTi02 could utilizeonly asmallportion(~5%)of the sun pared tothevisibleregion(45%),which seriously influencesvarious industrialapplications. Therefore,it hasgreatsignificance toextendband gap response intothevisibleregime for pollutant elimination. Inthispaper,anatase-brookite mixed-crystal Zi02 materialsusing TICl4 astitanium sourceby sol·gel technique ale prepared ,N—doped anatase-rutile-brookiteternary mixed-crystal Ti02nanoparticles(N·Ti02)ale synthesized under solvothermal -ray diffraction(XRD),X-ray photoelectron spectroscopy (xPs),transmission electronmicroscopy(TEM),Ultraviolet-visible diffusereflectance spectroscopy(UV-visDRS)methods aleemployed tocharacterized theas-prepared photocatalysts fortheelucidationofeffectsofcrystal structure,surface morphology and photocatalyticperformance. The resultsshow:(1)Theoptimum preparation condition:molarratioofTiCl4 andH20 (1:4),volume ratioof H20 andC3HsO(1:2),PEG-20000 asthesurfactant,reaction temperature 80。