N和Sn共掺杂改性TiO薄膜可见光催化剂的制备及其光催化活性的研究

摘要

二氧化钛(TiO<,2>)光催化剂在空气污染治理、废水处理、抗菌、除污防雾、自洁净等方面的应用备受瞩目，但是在室内微弱光源环境下的应用研究工作相对较少。本文以玻璃载片为基体，通过基于溶胶．凝胶法的掺杂改性技术成功地制备N、Sn以及N和Sn共掺杂改性TiO<,2>薄膜(N/TiO<,2>，Si/TiO<,2>和N/Sn/TiO<,2>)，并以常见的室内空气污染物--甲醛作为待降解物、以发光二极管阵列作为光源评价了所制得的光催化剂的光催化活性。结果表明：N/TiO<,2>，Si/TiO<,2>薄膜的光催化活性较未掺杂的有所提高，而N/Sn/TiO<,2>薄膜的光催化活性则有显著提高。借助X．射线光电子能谱仪(XPS)、扫描电镜(SEM)、X-射线衍射(XRD)、拉曼光谱(Raman)、红外光谱(IR)、漫反射紫外可见谱(UV-Vis)等多种分析方法和手段对上述催化剂的晶体结构、能带结构和表面微结构等进行了表征，分析离子的掺杂机理和催化剂活性提高的原因等。结果表明：N和Sn共掺杂改性TiO<,2>薄膜中，部分Sn离子进入TiO<,2>的晶格取代Ti，部分N离子进入TiO<,2>的晶格取代部分O，二者协同作用，显著增加了可见光区的吸收，促进了光生电子空穴对的分离，从而提高了光催化活性。 本论文还利用气相色谱对甲醛光催化降解过程进行在线监测，在此基础上对气态甲醛光催化降解的机理进行了推测和分析。

目录

文摘

英文文摘

声明

第一章文献综述

1.1甲醛-主要的室内空气污染物

1.2半导体光催化研究

1.3本论文的选题思路和研究内容

第二章实验材料、实验方法及条件优化

2.1实验药品及其主要仪器设备

2.2光催化纳米薄膜的制备

2.3薄膜性能的优化

2.4甲醛降解机理探讨

2.5 TiO2薄膜光催化剂结构表征

第三章Sn/TiO2薄膜的制备、表征及性能研究

3.1 S/TiO2薄膜催化剂薄膜的制备

3.2 SN/TiO2薄膜催化剂薄膜的光催化性能

3.3结构表征结果与分析

3.5小结

第四章N/TiO2薄膜的制备、表征及性能研究

4.1 N/TiO2薄膜催化剂薄膜的制备

4.2 N/TiO2薄膜催化剂薄膜的光催化性能

4.3结构表征结果与分析

4.4小结

第五章N/Sn/TiO2和N/Sn/TiO2/P25薄膜的制备、表征及性能研究

5.1催化剂薄膜的制备

5.2光催化性能比较

5.3催化剂的表征结果和讨论分析

5.4小结

第六章总结

参考文献

致谢

研究成果及发表的学术论文