2023年全國碩士研究生考試考研英語一試題真題(含答案詳解+作文范文)_第1頁
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文檔簡介

1、目前,鈣鈦礦型光催化劑NaTaO3以它特有的結(jié)構(gòu)在光催化領(lǐng)域成為國內(nèi)外研究的熱點,在光催化分解水制氫、光催化降解有機染料、光催化還原CO2制備有機物等方面,向人們展示了比其他半導體光催化材料更誘人的應(yīng)用前景。然而它的禁帶寬度很大,大大降低了太陽能的利用率。采用金屬離子對NaTaO3進行摻雜改性是拓展NaTaO3光響應(yīng)范圍的有效途徑。本論文利用水熱法合成過渡金屬Cr3+、Mn2+、Fe3+、Co2+、Cu2+、Zn2+摻雜NaTaO3的樣

2、品,采用XRD、XPS、FT-IR、UV-VIS等表征手段,并基于第一性原理對過渡金屬摻雜NaTaO3的幾何結(jié)構(gòu)、能帶結(jié)構(gòu)、態(tài)密度和分態(tài)密度進行了理論計算研究。
   XRD分析表明Cr3+、Mn2+摻雜NaTaO3的衍射峰與純NaTaO3相比向高角度方向發(fā)生不同的位移,F(xiàn)e3+、Co2+、Cu2+、Zn2+摻雜NaTaO3的衍射峰與純。NaTaO3相比向低角度方向發(fā)生不同的位移。因此我們可以認為Cr3+、Mn2+、Fe3+、C

3、o2+、Cu2+、Zn2+摻雜到了NaTaO3晶格中。XPS分析表明因譜圖中分別出現(xiàn)Cr2O3、MnO和CuO的2P1/2,2P3/2電子結(jié)合能特征峰,說明Cr3+、Mn2+、Cu2+確實已經(jīng)摻雜進NaTaO3中。FT-IR傅立葉紅外光譜分析發(fā)現(xiàn),摻雜過渡金屬的NaTaO3樣品中3436cm-1和1100cm-1波數(shù)處的吸收峰為樣品表面吸附的羥基峰,1636cm-1波數(shù)處的吸收峰為樣品表面吸附空氣中水分子的吸收峰,500-700cm-1

4、范圍的波段為Ta-O的伸縮振動峰。用UV-VIS光譜對過渡金屬摻雜NaTaO3樣品做了光學性質(zhì)測定,結(jié)果顯示Cr3+、Mn2+、Fe3+、Co2+、Cu2+、Zn2+摻雜之后,NaTaO3對光的吸收發(fā)生了不同程度的紅移,且?guī)吨惦S著摻雜濃度的增大而減小。紫外光降解實驗表明,摻雜Cr3+、Mn2+濃度為5%的NaTaO3樣品降解亞甲基藍效果最好,摻雜Cu2+、Zn2+的NaTaO3樣品降解效果最差,而摻雜Fe3+、Co2+的NaTaO3樣

5、品降解效果介于中間。
   使用第一性原理方法計算了以Cr3+、Mn2+、Fe3+、Co2+、Cu2+、Zn2+替換Ta5+形式摻雜NaTaO3的能帶結(jié)構(gòu)和態(tài)密度。結(jié)果表明摻雜Cr3+、Mn2+、Cu2+、Zn2+之后的NaTaO3禁帶寬度相對于未摻雜NaTaO3的禁帶寬度變小;而摻雜Fe3+、Co2+之后導帶越過費米能級,與價帶發(fā)生重疊,費米能級附近禁帶消失,使得摻雜Fe3+、Co2+后的NaTaO3具有金屬性質(zhì),不利于光催化

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