可見光響應(yīng)的N-F共摻雜TiO-,2-納米棒陣列的制備及光催化性能研究.pdf

1、隨著人們環(huán)保意識的增強以及能源短缺問題的日愈尖銳，利用半導(dǎo)體材料光催化降解有機污染物已成為環(huán)境保護領(lǐng)域中一個重要研究方向。在這些半導(dǎo)體材料中，TiO2因其具有無毒、低成本、化學(xué)穩(wěn)定性好以及可以重復(fù)使用等優(yōu)點而在環(huán)境治理和能源開發(fā)方面得到普遍的關(guān)注。然而，由于銳鈦礦相TiO2帶隙較寬(～3.2 eV)，光吸收波長主要局限在紫外區(qū)域，對太陽光的利用率較低(大約為5％)；電子空穴復(fù)合率比較高，量子效率較低；粉末狀的催化劑易團聚，回收再利用困難

2、，這些都限制了納米TiO2材料在光催化中的應(yīng)用。因此，如何解決這些問題以提高TiO2的催化活性是一個研究的熱點。
　　 近年來，國內(nèi)外的研究者嘗試了各種方法來增強TiO2光催化劑可見光吸收和提高TiO2光催化效率。目前可行的方法有：改變TiO2納米結(jié)構(gòu)的形貌、尺寸；貴金屬沉積；半導(dǎo)體復(fù)合；金屬摻雜；非金屬摻雜和共摻雜等。本論文的工作是采用液相沉積法，以ZnO納米柱為模板，在普通玻璃襯底上制備N-F共摻雜的TiO2納米棒陣列，并在

3、不同的溫度下煅燒所制得樣品。
　　 通過討論了不同的實驗條件對ZnO納米棒陣列的影響，優(yōu)化了制備ZnO納米棒陣列模板的實驗參數(shù)。在成功制得不同煅燒溫度的N-F共摻雜的TiO2納米棒陣列樣品的基礎(chǔ)上，通過TG，F(xiàn)T-IR，Raman，SEM，TEM，XPS，UV-vis和PL等手段來表征光催化劑。結(jié)果表明：(1)N-F共摻雜的TiO2納米棒陣列是垂直于玻璃襯底生長，納米棒高度比較一致，大約為600nm，直徑為60～100nm。納米

4、棒是由TiO2納米顆粒組成，顆粒的尺寸大約為10nm左右；(2)隨著煅燒溫度的增加，tiO2的晶型由無定形轉(zhuǎn)變?yōu)殇J鈦礦。而且N、F摻雜沒有改變TiO2的晶相結(jié)構(gòu)，F(xiàn)摻雜促進TiO2銳鈦礦相的增加；(3)N、F元素摻入到TiO2晶格中，提高了tiO2納米棒陣列在可見光區(qū)的吸收。
　　 通過進一步光降解有機物亞甲基藍的實驗，研究了其紫外和可見光光催化性能，結(jié)果表明：350℃煅燒的樣品在所有的樣品中顯示最好的紫外光催化活性450℃煅燒