以草酸氧钛铵为前驱体的N掺杂和N-Fe双掺的TiO光催化剂的结构与性能研究

摘要

近年来，半导体催化剂因其在空气净化、有害污染物治理和水清洁等环境方面的广泛应用而备受关注。在众多的半导体氧化物光催化剂中，TiO2因其氧化能力强、廉价、物理化学性质稳定而成为被广泛应用的光催化剂之一。然而，TiO2在实际应用中仍然存在着量子效率和可见光利用率低等问题，极大的限制了TiO2的发展。本论文针对TiO2光催化领域存在的这些问题，通过改善合成方法和优化实验条件制备出不同系列的光催化剂，研究了晶相结构、比表面积等性质对光催化活性的影响本质，为进一步发展高活性纳米TiO2光催化剂的制备方法积累经验。
　　 本论文的主要内容如下：
　　 1.合成了纯的草酸氧钛铵前驱体，以此前驱体为基础，通过不同温度焙烧一步制备掺N的TiO2光催化剂，研究焙烧温度及选用的前驱体对生成的TiO2光催化剂结构等方面的影响，尤其是N的掺杂对TiO2光催化剂改性的研究。结果表明：制得的TiO2光催化剂光照响应范围已明显进入可见光区域，且受到异相结影响，700℃焙烧的样品的紫外光和全波长光照比活性最高，表明其有最高的量子产率。
　　 2.在纯的草酸氧钛铵前驱体的基础上，加入Fe(NO3)3，从而合成Fe的络合物前驱体，经过焙烧而形成N-Fe双掺的TiO2催化剂。通过调控Fe掺杂量及焙烧温度，分别研究Fe的掺杂量及焙烧温度对制得的TiO2光催化剂结构、比表面积等方面的影响。结果显示Fe的掺杂抑制了TiO2光催化剂粒子的增长及锐钛矿相向金红石相的转变。其中以0.25％Fe的掺杂量为最适合。

目录

文摘

英文文摘

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第一章 绪论

1.1 引言

1.2 光催化

1.2.1半导体光物理

1.2.2半导体电子性质

1.2.3非均相光催化机理

1.3纳米二氧化钛

1.3.1纳米材料的性质

1.3.2纳米材料半导体的应用领域

1.3.3 TiO2光催化剂

参考文献

第二章 N掺杂改性的TiO2光催化剂的制备与表征

2.1引言：

2.2实验

2.2.1样品与仪器

2.2.2催化剂制备

2.2.3催化剂表征

2.2.4催化剂光活性测试

2.3结果与讨论

2.3.1前驱体草酸氧钛铵的结构

2.3.2 TiO2光催化剂表征

2.3.3 N掺杂TiO2的光催化活性

2.4.本章小结

参考文献

第三章 N-Fe双掺TiO2光催化剂的制备与表征

3.1.引言

3.2.实验

3.2.1样品与仪器

3.2.2催化剂制备

3.2.3催化剂表征

3.2.4催化剂光活性测试

3.3.N-Fe双掺TiO2光催化剂表征

3.3.1.结果

3.3.2.Fe-N双掺杂TiO2的光催化活性

3.3.3 0.25％Fe掺杂不同温度焙烧样品制备与表征。

本章小结

参考文献

总结

致谢