共摻雜TiO-,2-納米晶的制備及光催化性能研究.pdf

1、TiO2由于成本低、氧化能力強(qiáng)、化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定、無(wú)二次污染等優(yōu)點(diǎn)而備受重視，是目前應(yīng)用最廣泛的納米光催化材料之一，也是具有良好開(kāi)發(fā)前景的綠色環(huán)保光催化材料。但是，較寬的帶隙降低了其對(duì)太陽(yáng)光的利用率。此外，較高的光生載流子復(fù)合率也是限制其應(yīng)用的一個(gè)重要方面。研究表明，適度的金屬或非金屬元素?fù)诫s可改善其光吸收性能、抑制光生載流子復(fù)合，是一種提高TiO2光催化性能的有效方法。
　　 本論文中，我們以鉬、釔、錳、氮為摻雜元素，采用溶膠-凝

2、膠法制備出一系列共摻雜TiO2光催化材料。采用X-射線衍射、激光拉曼、X-射線光電子能譜、紫外可見(jiàn)光吸收、以及光催化測(cè)試等對(duì)其晶體結(jié)構(gòu)、電子結(jié)構(gòu)、光學(xué)特性以及光催化特性進(jìn)行了分析研究，取得了一些有意義的結(jié)果，如下：
　　 1.采用溶膠-凝膠法制得未摻雜TiO2、鉬、氮單摻雜以及共摻雜的納米晶TiO2。XRD及Raman結(jié)果表明所得樣品均為銳鈦礦型TiO2，粒徑在12-15nm范圍。由于元素?fù)诫s改變了TiO2的能帶結(jié)構(gòu)，摻雜后的T

3、iO2樣品的光吸收性能均有明顯提高。在光催化性能方面，由于氮摻雜引起樣品的可見(jiàn)光活性，故氮摻雜樣品光催化性能得到明顯改善；但鉬離子的引入造成樣品光生載流子復(fù)合率的增加，使得共摻雜TiO2光催化性能隨鉬離子的摻雜量的增加而逐漸降低。
　　 2.采用溶膠-凝膠法制得未摻雜TiO2和釔、氮單摻雜及共摻雜的納米晶TiO2。XRD及Raman結(jié)果表明所得樣品均為銳鈦礦型TiO2。粒徑在12-16nm范圍研究結(jié)果表明，釔、氮共摻雜不僅能夠促

4、使光生載流子分離而且能夠拓展TiO2光吸收區(qū)域，對(duì)TiO2光催化起到了明顯的協(xié)同增強(qiáng)效應(yīng)，有效的提高了TiO2的光催化性能。
　　 3.采用溶膠-凝膠法制得未摻雜TiO2以及不同錳離子濃度摻雜的錳、氮共摻雜TiO2。XRD及Raman結(jié)果表明所得樣品均為銳鈦礦型TiO2，共摻雜TiO2粒徑在13-16nm范圍。由研究結(jié)果可知，錳、氮摻雜引起了樣品的光吸收性能的改變，其原因可歸結(jié)于錳離子摻雜產(chǎn)生的sp-d自旋交換相互作用以及氮離子