可見光響應的N-F共摻雜TiO-,2-納米棒陣列的制備及光催化性能研究.pdf_第1頁
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文檔簡介

1、隨著人們環(huán)保意識的增強以及能源短缺問題的日愈尖銳,利用半導體材料光催化降解有機污染物已成為環(huán)境保護領域中一個重要研究方向。在這些半導體材料中,TiO2因其具有無毒、低成本、化學穩(wěn)定性好以及可以重復使用等優(yōu)點而在環(huán)境治理和能源開發(fā)方面得到普遍的關注。然而,由于銳鈦礦相TiO2帶隙較寬(~3.2 eV),光吸收波長主要局限在紫外區(qū)域,對太陽光的利用率較低(大約為5%);電子空穴復合率比較高,量子效率較低;粉末狀的催化劑易團聚,回收再利用困難

2、,這些都限制了納米TiO2材料在光催化中的應用。因此,如何解決這些問題以提高TiO2的催化活性是一個研究的熱點。
   近年來,國內外的研究者嘗試了各種方法來增強TiO2光催化劑可見光吸收和提高TiO2光催化效率。目前可行的方法有:改變TiO2納米結構的形貌、尺寸;貴金屬沉積;半導體復合;金屬摻雜;非金屬摻雜和共摻雜等。本論文的工作是采用液相沉積法,以ZnO納米柱為模板,在普通玻璃襯底上制備N-F共摻雜的TiO2納米棒陣列,并在

3、不同的溫度下煅燒所制得樣品。
   通過討論了不同的實驗條件對ZnO納米棒陣列的影響,優(yōu)化了制備ZnO納米棒陣列模板的實驗參數(shù)。在成功制得不同煅燒溫度的N-F共摻雜的TiO2納米棒陣列樣品的基礎上,通過TG,F(xiàn)T-IR,Raman,SEM,TEM,XPS,UV-vis和PL等手段來表征光催化劑。結果表明:(1)N-F共摻雜的TiO2納米棒陣列是垂直于玻璃襯底生長,納米棒高度比較一致,大約為600nm,直徑為60~100nm。納米

4、棒是由TiO2納米顆粒組成,顆粒的尺寸大約為10nm左右;(2)隨著煅燒溫度的增加,tiO2的晶型由無定形轉變?yōu)殇J鈦礦。而且N、F摻雜沒有改變TiO2的晶相結構,F(xiàn)摻雜促進TiO2銳鈦礦相的增加;(3)N、F元素摻入到TiO2晶格中,提高了tiO2納米棒陣列在可見光區(qū)的吸收。
   通過進一步光降解有機物亞甲基藍的實驗,研究了其紫外和可見光光催化性能,結果表明:350℃煅燒的樣品在所有的樣品中顯示最好的紫外光催化活性450℃煅燒

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