N、S共掺TiO2粉体的制备、表征及光催化性能研究

论文摘要

当今社会,能源枯竭、环境污染等问题成为人类最关心的问题之一。对于这些问题的迫切解决,在一定程度上很好地加速了可催化材料和工艺的发展。TiO2以其化学稳定性、无毒性、强氧化能力、抗光腐蚀以及低成本等,常常用于光催化材料研究,在材料和环保领域受到很大的关注。由于TiO2的禁带宽度过大（3.2eV）,仅能利用太阳光中5%的紫外光,因此必须使TiO2的吸收边界发生红移从而有效提高其效率。本文从制备方法和掺杂两方面对TiO2进行了改进。通过N、S元素的掺杂,来使其吸收边发生红移,以此来改进其光催化性能。主要的研究和实验结果如下:1.利用简单的水热法制备出了介孔状的N,S- TiO2纳米粉体,并对HCl用量、水热温度、硫脲掺杂量、煅烧温度等制备工艺进行了研究探讨。结果表明介孔结构由大量纳米级颗粒聚集而成,这些制备工艺也对样品的微观结构、晶相、光催化性能等有不同程度的影响。2.通过XRD、BET等测试表征,N、S元素的掺杂有效地促进了锐钛矿相的生成,也提高了粉体的比表面积。BJH曲线进一步证明了介孔结构的存在。3.通过XPS测试得出,N、S元素均存在于TiO2粉体中。其中S元素主要以SO42-的形式吸附于晶体表面;而N元素则存在表面吸附和取代O进入晶格这两种形式。这两种元素的掺杂提高了TiO2对可见光的利用率。4.借用UV-Vis测试和光催化降解实验得出,N、S掺杂提高了样品对可见光的吸收能力,同时这种共掺杂在可见光下对亚甲基蓝的降解能力要明显强于未掺杂的样品和商业粉体Degussa P25。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 1 绪论
• 2 介绍'>1.1 Ti0₂介绍
• 2 的光催化原理'>1.2 纳米Ti0₂的光催化原理
• 2 的制备方法'>1.3 纳米Ti0₂的制备方法
• 2 光催化剂的应用及研究进展'>1.4 Ti0₂光催化剂的应用及研究进展
• 1.5 选题的意义及研究内容
• 2 实验部分
• 2.1 实验药品
• 2.2 实验仪器
• 2.3 实验方法
• 3 结果与讨论
• 2 颗粒形成机理的探究'>3.1 Ti0₂颗粒形成机理的探究
• 2 的影响'>3.2 HCl 用量对Ti0₂的影响
• 2 的影响'>3.3 水热温度对Ti0₂的影响
• 2 的影响'>3.4 硫脲掺杂对Ti0₂的影响
• 2 的影响'>3.5 煅烧温度对Ti0₂的影响
• 3.6 其他表征测试
• 4 总结
• 4.1 结论
• 4.2 展望
• 致谢
• 参考文献