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文檔簡介
1、現(xiàn)如今,能源匱乏和環(huán)境污染成為威脅我們生存和發(fā)展的兩大問題。二氧化鈦(TiO2)作為一種優(yōu)秀的半導體材料,在太陽能,生物醫(yī)學,治理污水,以及凈化空氣等領(lǐng)域都有很大潛力。但是TiO2的禁帶寬度(3.2eV)較寬,只對紫外光響應,而紫外光只占太陽光的4%;而且TiO2受光激發(fā)產(chǎn)生的電子空穴對極易復合,這兩方面的缺點限制了TiO2的應用。有研究表明使用特殊形貌的TiO2及對TiO2進行摻雜改性可以解決以上兩個問題。
本文以鈦片為基底
2、,采用磁控濺射和陽極氧化結(jié)合的方法制備TiO2納米管,研究了氮摻雜、銀氮共摻雜對TiO2納米管的影響。利用X射線衍射儀(XRD)、掃描電子顯微鏡(SEM)、能譜(EDS)、透射電子顯微鏡(TEM)、X射線光電子能譜(XPS)及紫外-可見光分光光度計(UV-vis)對摻雜前后的TiO2納米管進行了結(jié)構(gòu),形貌和光學性能的分析,并以甲基橙做為有機污染物在可見光下進行光降解模擬。主要研究結(jié)果如下:
對經(jīng)450 ℃熱處理后的純TiO2納
3、米管進行XRD分析得出TiO2納米管由銳鈦礦相組成。SEM和EDS結(jié)果表明所制備的TiO2納米管獨立生長,管口沒有塌陷;納米管管長約為2μm,管徑約為40nm,管壁約為15nm。
對TiO2進行了N摻雜,探究了不同N摻雜量對TiO2納米管光催化性能的影響。結(jié)果表明N摻雜對TiO2納米管其形貌和結(jié)構(gòu)沒有明顯影響。N摻雜TiO2納米管與純TiO2納米管的相比,可見光的吸收帶發(fā)生紅移,吸收強度增強,光催化性能也有明顯提高;其光吸收與
4、光催化性能都隨著Ar2和N2的體積流量比的增大而呈現(xiàn)先增強后減弱的趨勢,在Ar2和N2的體積流量比為70:1時可見光吸收及光催化性能最強,甲基橙的降解率達到47%。這是由于N摻雜形成中間能級,促進了電子躍遷,同時能級上的空穴更易與表面的羥基結(jié)合形成羥基自由基,提高了光催化性能。
本文還對Ag、N共摻雜TiO2納米管進行了研究,并探究了不同Ag含量對Ag、N共摻雜TiO2納米管光催化性能的影響。結(jié)果表明Ag、N共摻雜對TiO2納
5、米管的形貌沒有明顯影響;Ag的摻入促進了TiO2相變,其晶型為銳鈦礦型和金紅石型混合。Ag、N共摻雜TiO2納米管的可見光吸收帶紅移,吸收強度和光催化性能均強于N摻雜TiO2納米管和純TiO2納米管。且隨Ag摻雜量的增多,光吸收和光催化性能均呈現(xiàn)出先增強后減弱的趨勢;在20sAg、N共摻雜TiO2納米管時光催化性能最強,甲基橙降解率達到63%。一方面這是由于Ag、N共摻雜能夠形成雜質(zhì)能級,減小TiO2禁帶寬度;另一方面Ag+摻雜抑制了電
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