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文檔簡介
1、銳鈦礦二氧化鈦(TiO2)晶體通常暴露的面是熱力學穩(wěn)定的(101)晶面,而光催化活性最高的面卻是高能(001)晶面。因此,(001)面暴露的銳鈦礦TiO2的制備就成為近幾年來研究的熱點。本文采用水熱法成功制備出(001)面暴露的大尺寸微米級TiO2截角八面體單晶和近100%(001)面暴露的TiO2微球。利用場發(fā)射掃描電子顯微鏡、高分辨透射電子顯微鏡、X射線衍射、紫外-可見漫反射光譜、X射線光電子能譜等測試手段分析納米結構TiO2的形貌
2、、結構及其光響應行為,探討其形成機理,研究其光催化降解水中若丹明B(RhB)染料的能力。
論文取得主要結果如下:
1.納米-微米尺寸(001)面暴露的銳鈦礦TiO2單晶:通過鈦板與0.15~0.80%HF溶液180℃水熱反應2~12 h合成(001)面暴露的銳鈦礦TiO2單晶。制得的銳鈦礦單晶尺寸為0.4~13.6μm,(001)面的比例為15~49%。單晶尺寸和(001)面的比例隨著HF濃度的增大而增大;隨
3、著水熱反應時間的延長,單晶尺寸變大而(001)面的比例變小。銳鈦礦薄膜降解RhB的活性隨著單晶尺寸變小和(001)面的比例增大而提高,且單晶尺寸變小對于光催化活性的貢獻更顯著。當反應時間延長到24 h時,銳鈦礦截角八面體沿著高能(001)面選擇性腐蝕,形成厚度從幾納米到幾百納米的錐形薄壁,從而極大提高了其光催化活性。添加100 mgF127嵌段共聚物后,形貌發(fā)生了顯著變化,表面基本由多面體銳鈦礦微球覆蓋,其光催化性能高于未添加時獲得的銳
4、鈦礦單晶。
2.近100%(001)面暴露N-F-Cr摻雜的銳鈦礦TiO2微球:以鈦基板上電弧熱噴涂的TiN/Ti涂層與含有金屬Cr粉的HF溶液180℃水熱反應5~24 h成功合成了一種新穎的結構,即近100%(001)面暴露的銳鈦礦TiO2微球。傳統(tǒng)(001)面暴露的銳鈦礦晶體是高度對稱的截角八面體,本研究的特點在于組成微球的是腰鼓形銳鈦礦晶體,上下兩平行鼓面為具有高光催化活性的銳鈦礦(001)面。腰鼓形銳鈦礦晶體的形成
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