【正文】 首先誠摯的感謝我的指導(dǎo)老師 cp 老師，他在忙碌的教學(xué)工作中擠出時間來指導(dǎo)我的實驗和審查、修改我的論文。 表 光 催化時間單因素實驗結(jié)果 光催化時間 /h 1 2 3 4 5 TiO2 脫色率 /% Fe TiO2 脫色率 /% 0204060801002 4 6 8 10 12pH 值脫色率 /%二氧化鈦摻鐵二氧化鈦HEB 大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文） 21 圖 34 脫色率與光催化時間的關(guān)系 小結(jié) 在紫外光條件下，反應(yīng)條件一致時， FeTiO2光催化劑降解羅丹明 B 溶液的效果都要優(yōu)于純 TiO2。OH自由基的生成，提高了分解反應(yīng)的速率。本實驗通過滴加酸和堿的方法來改變羅丹明 B 溶液的 pH 值，同樣，用最佳條件下制備的催化劑來處 理每組水樣，光催化時間為 2h。羅丹明 B經(jīng)純 TiO2和 FeTiO2光催化劑光催化降解后，取清液在 550nm 處測定吸光度， 以此來表征羅丹明 B 的脫色效果 。 另外，三價鐵離子的半徑為 ，略小于四價鈦離子半徑 ，因此鐵離子能進入 TiO2晶格內(nèi)部，替代鈦離子。由圖 31 可知， Fe3+/Fe4+的能級高于 TiO2價帶，能產(chǎn)生空穴的捕獲劑 ； Fe2+/Fe3+的能級位于 TiO2導(dǎo)帶之上，摻雜鐵離子有可能成為光生電子的捕獲劑。但是摻雜量存在一個最佳值 [14]，小于最佳濃度時，二氧化鈦中沒有足夠的俘獲載流子的陷阱 ； 當(dāng)大于最佳濃度時，隨著摻雜量的增加，陷阱之間的平均距離降低，所以光催化活性就會降低。由 緒論 的理論知識可知鍛燒時間過長會引起催化劑晶粒長大，使其活性表面下降，光催化能力下降，因而焙燒時間以 為宜。由于 450℃ ~500℃ 的處理效果變化不大，從經(jīng)濟角度考慮確定鍛燒溫度為450 ℃ 。 Fe TiO2光催化劑制備條件的影響 影響 Fe TiO2光催化劑制備的因素有很多，這里我們特別針對以下幾個影響條件分別作討論，如 ： 鍛燒溫度、鍛燒時間、摻雜 Fe3+量。同樣以對固定濃度羅丹明 B 的脫色率效果為評價標(biāo)準(zhǔn)。 具體流程如下圖 21。 主要實驗設(shè)備和 試劑 主要實驗設(shè)備見表 21。但純TiO2 納米晶的光響應(yīng)范圍發(fā)生藍(lán)移， 對可見光利用率更低。 （ 6） 納米 TiO2的光催化抗菌作用 東京大學(xué)的藤島昭教授等 [8]人的實驗證明，納米 TiO2具有分解病原菌和毒素的作用。阿特拉津不易在水體中揮發(fā)，用堿或無機酸降解需要高溫條件并會改變廢水 pH 值。 （ 1） 降解空氣中的有害有機物 [6] 近年來，隨著室內(nèi)裝潢涂料油漆用量的增加，室內(nèi)空氣污染越來越受到人們的重視。在光催化反應(yīng)過程中 ， 一方面這些有機染料在可見光下有較大的激發(fā)因子 ， 另一方面染料分子可以提供電子給寬禁帶的二氧化鈦從而擴大激發(fā)波長范圍 ， 改善光催化反應(yīng)效應(yīng)。利用雜質(zhì)離子來改變半導(dǎo)體中電子和空穴的濃度。 其二是將二氧化鈦與其它半導(dǎo)體化合物復(fù)合 ， 形成復(fù)合型半導(dǎo)體 ， 以改變其光譜響應(yīng)。從而加寬了 TiO2的吸收波長，有效擴展了 TiO2在可見光區(qū)的光譜響應(yīng)。因為 貴金屬沉積在催化劑表面時，光激發(fā)產(chǎn)生的電子 e立即轉(zhuǎn)移到貴金屬上，隨后將貴金屬表面吸附的氧化組分如 O2還原，還原組分則被表面的光生空穴 h+氧化，從而有效的減少了光生載流（ e、h+）復(fù)合，提高光催化活性。另外，光生載流子（ e、 h+）容易復(fù)合，在催化劑的表面的復(fù)合是在小于 10~9 秒的時間內(nèi)完成。二氧化鈦還用作搪瓷的消光劑，可以產(chǎn)生一種很光亮的、硬而耐酸的搪瓷釉罩面。 關(guān)鍵詞 ：二氧化鈦 光催化 摻鐵 制備 HEB 大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文） II Abstract In this paper the preparation methods of modified TiO2 was studied. It is suggested that solgel method using Ti(OC4H9)4, is the best method for preparation of TiO2 photocatalytic materials. Rhodamine B solution to seek photocatalytic degradation, photocatalytic degradation Rhodamine B solution conditions． The optimal reaction condition was gotten after experiments and analysis： n=Ti(OC4H9)4:C2H5OH:HNO3:H2O=1:15::1(mol ratio) ， W(Fe3+/TiO2)=%(mol ratio)， calcinations at 450℃ for 2 hours． On this basis using ultraviolet germicidal lamp with wavelength of 273nm as Liahtsource, the contaminants removal effect in Rhodamine B． Experimental results show that: Under UV irradiation, pH=4 best conditions FeTiO2 processing Rhodamine B decolored rate reached the solution as high as %． The experiment results showed that photocatalytic activity was improved by solgel method by doping of Fe3+ and the photocatalytic efficiency were also raised obviously. The addition of appropriate amount of Fe3+ is effective for improving the photocatalytic activities of TiO2 by inhibiting the formation of rebination centers of photogenerated electronhole pairs on the surface of TiO2 particles． Keywords： TiO2 photocatalytic irondoped preparing HEB 大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文） 目錄 摘 要 ................................................................................................................................ I Abstract.................................................................................................................................. II 1 緒 論 ......................................................................................................................... 1 引言 ....................................................................................................................... 1 納米 TiO2光催化機理 .......................................................................................... 1 納米 TiO2的改性方法 .......................................................................................... 2 納米 TiO2的發(fā)展概況 .......................................................................................... 3 納米 TiO2光催化氧化技術(shù)的研究現(xiàn)狀及應(yīng)用前景 .......................................... 4 本課題研究的目的和意義 ................................................................................... 5 2 純 TiO2和摻鐵 TiO2的制備 ........................................................................................... 7 實驗原理 ............................................................................................................... 7 主要實驗設(shè)備和藥品 ........................................................................................... 7 二氧化鈦和摻鐵二氧化鈦的制備過程 ............................................................... 8 正交實驗確定制備 TiO2各藥品配比 .................................................................. 8 正交實驗確定制備 FeTiO2最佳條件 ............................................................... 10 Fe TiO2光催化劑制備條件的影響 ................................................................... 12 鍛燒溫度的影響 ....................................................................................... 12 鍛燒時間的影響 ....................................................................................... 13 摻鐵量 W(Fe3+/ TiO2)的影響 ................................................................... 14 小結(jié) ..................................................................................................................... 15 3 光催化實驗及 其影響因素 ........................................................................................... 16 光催化機理 .............