摻氮二氧化鈦納米顆粒膜的合成、表征和可見光催化反應(yīng).pdf

1、傳統(tǒng)的二氧化鈦具備長期的穩(wěn)定性和無毒害性，成為光催化材料的研究熱點。但是由于二氧化鈦的吸收邊小于380nm，因此只能在紫外光的照射下發(fā)生光催化作用，卻無法充分利用廉價的太陽能，這就增加了使用成本，影響了它的應(yīng)用推廣。近年來，理論和實驗研究發(fā)現(xiàn)，非金屬摻雜的Ti02特別是摻氮Ti02在可見區(qū)域的光學(xué)吸收會有明顯的增強，因此極大地提高了使用太陽光進行光催化反應(yīng)的效率，使其成為光催化反應(yīng)的理想材料，并得到了廣泛的關(guān)注。 本文利用脈沖激

2、光沉積(PLD)方法合成了摻氮Ti02納米顆粒膜，并對其特性進行了研究。主要內(nèi)容如下： 1．簡單介紹了Ti02光催化材料的背景知識，應(yīng)用領(lǐng)域，發(fā)展近況及現(xiàn)階段存在的問題。 2．利用激光燒蝕的方法在02，N2／02和NH3／N2/02等不同成分混合氣體的氣氛下，合成了不摻氮和摻氮銳鈦礦相的Ti02納米顆粒膜。通過對激光燒蝕等離子體的光譜診斷，選擇并優(yōu)化了制備的參數(shù)條件，并對加入氨氣能有效提高氮氣分解的作用機理進行了分析。

3、 3．對實驗制備的樣品進行了結(jié)構(gòu)和特性表征，發(fā)現(xiàn)實驗得到的摻氮Ti02納米薄膜均為銳鈦礦相結(jié)構(gòu)，顆粒大小分布為20-70nm，摻入的氮主要以置換和間隙方式存在，其可見光吸收較不摻雜的Ti02納米薄膜有明顯的增強，尤其是在NH3fN2/02中制備的薄膜增強最大。 4．在對Ti02和摻氮Ti02薄膜的光催化反應(yīng)進行研究時，發(fā)現(xiàn)在紫外區(qū)域它們對分解亞甲基藍溶液的光催化效果相近，而在可見光區(qū)域，只有摻氮的Ti02樣品具有光催化作用

4、，其中在NH3／N2／02混合氣體中制備的樣品的光催化效果最好。這個結(jié)果與吸收光譜的結(jié)果是符合的。并對制備中加入氨氣引起的N：H共摻雜作用進行了充分的討論。 5．首次采用了溫和加熱方法對已經(jīng)使用過的薄膜進行后處理，結(jié)果發(fā)現(xiàn)其光催化效率可以幾乎完全恢復(fù)，這對于材料的實際應(yīng)用具有重要意義。 6．利用MaterialsStudio這個著名的材料分析和計算的軟件計算了純的Ti02和摻氮Ti02薄膜的能帶結(jié)構(gòu)和帶隙寬度，并將所得到