TiO2包覆Tm3+、Yb3+共掺杂氟化物复合纳米光敏材料的制备与性能研究

摘要

随着人们生活水平的提高，人们对健康卫生的要求越来越高，尤其是在水或空气净化、抗菌材料方面。纳米TiO2作为光触媒中的翘楚，具有氧化活性高、化学稳定性好、对人体无毒副作用、对环境无二次污染、价格低廉等优点，广泛应用于净化降解材料和无机抗菌材料领域。但其禁带宽度达到3.2ev，只能吸收利用小于387.5nm的紫外光，限制了它对光的利用率和应用范围。本文通过上转换发光材料对纳米TiO2进行光敏化改性，从而扩大其光响应范围和光利用率。
　　本实验采用的方法为“两步水热合成法”，即在水热合成纳米TiO2的基础上，通过调节水热反应体系的pH值（酸性下）和添加不同量的上转换氟化钙纳米粉来改善纳米 TiO2光触媒的包裹层厚度和它的近红外光催化能力、近红外抗菌性能。此方法具有的优点是所需设备简单、操作简便、产物纯度高、煅烧温度低。
　　在水热法制备Tm3+、Yb3+共掺杂氟化钙上转换荧光材料中，当发光离子Tm3+的摩尔浓度为0.4％、敏化离子Yb3+的摩尔浓度为20%、水热条件为180℃、12h、煅烧温度为500?C时，得到了结晶度、单颗粒分散性、粒径均一性、上转换发光效率都较好，平均尺寸为55.5nm的(CaY)F2相纳米荧光粉，它可以由980nm的泵浦光稳定激发并上转换为360nm的紫外光。
　　在水热法合成具备核壳结构的TiO2包覆Tm3+、Yb3+共掺杂氟化钙复合纳米团簇粉过程中，当TiO2：(CaY)F2的摩尔比为4:1时，所得复合粉的近红外光催化降解能力优异，且pH=0.2，水热条件为120℃、8h，煅烧温度为400℃时最佳，在(CaY)F2纳米晶外层包裹了厚度为5.6nm的锐钛矿相，得到了纳米多功能复合粉。在近红外灯照射下，它对甲基橙溶液的降解率达到了93.33%，最小抑菌浓度达到了250ppm，具有一定的抑菌能力。

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中英文缩略词对照表

第一章 绪论

1 .1 引言

1.2 纳米Ti O2光触媒研究现状

1 .3 稀土上转换发光材料的研究进展

1 .4水热合成法简介

1 .5 本课题的研究目的及方法

第二章 水热法制备Tm3+、Yb 3+共掺杂氟化钙光敏化剂的工艺研究

2 .1 引言

2 .2 实验原材料、设备及实验方法

2.3 Tm3+、Yb3+共掺杂氟化物纳米粉体的制备与表征

2 .4 本章小结

第三章 水热法制备纳米TiO2光触媒的工艺研究

3 .1 引言

3 .2 实验原材料、设备及实验方法

3.3 纳米Ti O2光触媒的制备与表征

3 .4 本章小结

第四章 TiO2包覆Tm3+、Yb3+共掺杂氟化钙复合纳米粉体的制备与性能研究

4 .1 引言

4.2 TiO2包覆Tm3+、Yb3+共掺杂氟化钙复合纳米粉体的制备

4.3 TiO2包覆Tm3+、Yb3+共掺杂氟化钙复合粉的光催化性能分析

4.4 TiO2包覆Tm3+、Yb3+共掺杂氟化钙复合纳米粉体的物理表征

4.5 TiO2包覆Tm3+、Yb3+共掺杂氟化钙复合粉的抗菌性能分析

4 .6 本章小结

第五章结论

5 .1 主要结论

5 .2 创新点

5 .3 问题及展望

参考文献

攻读学位期间取得的成果

致谢