2023年全國(guó)碩士研究生考試考研英語(yǔ)一試題真題(含答案詳解+作文范文)_第1頁(yè)
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1、半導(dǎo)體的光催化性能在太陽(yáng)能和環(huán)保中有廣闊的應(yīng)用前景。其中TiO2具有無(wú)毒、價(jià)格低廉、抗光腐蝕以及穩(wěn)定的化學(xué)性質(zhì)而備受研究者青睞。但對(duì)于純的納米TiO2而言,在光催化過(guò)程中存在激發(fā)的電子-空穴對(duì)容易復(fù)合、太陽(yáng)能利用率等缺點(diǎn),降低了其光催化效率,嚴(yán)重限制其廣泛應(yīng)用。為提高TiO2的光催化性能,對(duì)納米TiO2進(jìn)行改性成為研究熱點(diǎn)。稀土元素通過(guò)提高納米TiO2的氧空穴和缺陷濃度、降低電子和空穴的復(fù)合率,進(jìn)而提高光催化性能。另外相對(duì)TiO2納米粉

2、而言,納米管具有更大的比表面積,因而具有優(yōu)異的光催化性能。以上原因使得研究稀土摻雜的TiO2納米管對(duì)提高其光催化性能具有重要意義。
  本文采用溶膠-凝膠法制備不同溫度煅燒及稀土Gd、Y摻雜的TiO2納米粉,并以此為前驅(qū)物,利用微波水熱合成法制備相應(yīng)的TiO2納米管。采用場(chǎng)發(fā)射掃描電鏡(FESEM),場(chǎng)發(fā)射透射電鏡(FETEM),X射線衍射儀(XRD)和熒光光譜儀(FS)對(duì)樣品進(jìn)行表征??疾煳⒉ㄋ疅岷铣煞▽?duì)TiO2納米粉晶型、形貌

3、和結(jié)晶度的影響以及稀土Gd、Y不同摻雜量對(duì)TiO2納米粉及納米管形貌、結(jié)晶度、光致發(fā)光性能和光催化性能的影響。
  結(jié)果表明,煅燒溫度的提高使TiO2納米粉晶粒粒徑增大。以不同溫度煅燒納米粉為前驅(qū)物,微波水熱合成法制備的TiO2納米管形貌基本不發(fā)生變化。另外微波水熱合成法能使600℃和700℃煅燒的TiO2由銳鈦礦向金紅石轉(zhuǎn)變,而500℃煅燒的TiO2的晶型未發(fā)生變化。
  稀土Gd、Y元素的摻雜含量直接影響TiO2納米粉粒

4、徑大小。隨著摻雜Gd、Y摻雜量的增加,其粒徑均不同程度的減小。摻雜2%的Gd或Y元素的TiO2納米粉粒徑最小,分別達(dá)到10.3nm和9.3nm。而稀土Gd、Y元素?fù)诫s對(duì)TiO2納米管的形貌影響不大。另外其結(jié)晶度隨著Gd、Y元素?fù)诫s含量的增加而降低,適當(dāng)摻雜Gd、Y元素有助于納米管保持一定的結(jié)晶度,其原因有待進(jìn)一步探究。
  摻雜的Gd、Y元素可進(jìn)入納米TiO2晶格中,導(dǎo)致氧空穴和缺陷濃度變化,其光致發(fā)光性能隨著摻雜含量的增加,呈現(xiàn)

5、先增加后降低的變化趨勢(shì)。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,對(duì)于摻雜稀土 Gd元素的 TiO2納米粉,Gd含量為0.5%時(shí) FS強(qiáng)度最大;含量為0.2%和0.5%時(shí)納米管的FS強(qiáng)度最大。對(duì)于摻雜稀土Y元素的TiO2納米粉,Y含量為0.5%時(shí)FS強(qiáng)度最大;含量為1%時(shí)納米管的FS強(qiáng)度最大。
  摻雜稀土Gd、Y可提高氧空穴和缺陷濃度,降低電子-空穴對(duì)復(fù)合,從而明顯提高納米TiO2的光催化性能。對(duì)比純的TiO2納米粉,摻雜稀土Gd、Y的TiO2納米粉光催化

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