【正文】 金屬摻雜二氧化鈦光催化劑的研究進(jìn)展 [J]. 材料導(dǎo)報(bào)Ａ綜述篇 ,20xx,29(1),147150. 22 致 謝 。 當(dāng)溫度及熱處理?xiàng)l件不同時(shí)，二氧化鈦粉體的催化性能改變很大。從圖中可以看出，真空煅燒和氮摻雜都對二氧化鈦粉體的光催化性能有促進(jìn)作用，且真空煅燒時(shí)二氧化鈦的光催化性能更好，真空煅燒是二氧化鈦粉體更適宜的熱處理狀態(tài)。 i t=240min. 13 560 630 7000 .00 .71 .42 .1 Abs? （ nm ） 圖 煅燒溫度為 530oC 氮摻雜二氧化鈦降解亞甲基藍(lán)的上清液的可見光吸收曲線560 630 7000 .00 .30 .6 Abs? （ nm ）abcde 圖 煅燒溫度為 550oC 氮摻雜二氧化鈦降解亞甲基藍(lán)的可見光吸收曲線 :a t=0,b t=30min, c t=60min,d t=90min,e t=120min. 14 560 630 7000 .00 .30 .6 Abs? （ nm ） 圖 煅燒溫度為 550oC 氮摻雜二氧化鈦降解亞甲基藍(lán)的上清液的可見光吸收曲線 560 630 7000 .00 .91 .8Abs? （ nm ）abcdefghi 圖 煅燒溫度為 570oC 氮摻雜二氧化鈦降解亞甲基藍(lán)的可見光吸收曲線 :a t=0,b t=30min, c t=60min,d t=90min,e t=120min, f t=150min, g t=180min, h t=210min。 具體操作方法：取一干凈 容量瓶 ，加入 10 mL 提前配制的 亞甲基藍(lán) 溶液，然后將蒸餾水 加入 到 100ml容量瓶中定容 ， 搖勻 備用。 從圖中可以看出 氮摻雜二氧化鈦粉體在可見光區(qū)域的吸收最為明顯。實(shí)驗(yàn)用 無水乙醇 掃描基線，然后掃描 不同溫度及熱處理?xiàng)l件下二氧化鈦粉體 的吸收曲線。 將上述目標(biāo)產(chǎn)物二氧化鈦的前驅(qū)體分別在 530oC、 550oC、 570oC 時(shí)于真空管式高溫?zé)Y(jié)爐中抽真空至 100oC，真空 煅燒 1 小時(shí)，保溫 2 小時(shí)，得到不同溫度下的真空煅燒的二氧化鈦粉體。 清洗 將用到的儀器如燒杯、量筒、 玻璃棒 等 ： 用自來水洗滌三次 、 用蒸餾水洗滌三次 、最后 用無水乙醇沖洗一次 ， 在干燥箱里 80 ℃ 條件下干燥備用。制備前驅(qū)體后，利用真空高溫氨氣熱處理制備不同溫度的氮摻雜二氧化鈦粉體。 溶膠 凝膠法（ SolGel） 目前制備納米氧化物使用最為廣泛的方法之一是溶膠 凝膠法。 高溫焙燒法 高溫焙燒法指的是在含氮?dú)獾臍夥栈蛟诳諝庵徐褵趸伝蛘咂渌伒幕衔?，所用的氣氛?N NH3 或 Ar 和 NH3 混合氣體等，通過控制在焙燒中的氣氛、時(shí)間、溫度等條件來制備性質(zhì)不同的 TiO2 摻雜。 利用 混晶效應(yīng) ， 用硫化物、硒化物等能隙較窄的半導(dǎo)體修飾 TiO2，提高 其 催化活性， 比 如 WO3TiO CdSTiO SnO2TiOMoOTiO V2O5TiO ZnS 等 。 金屬摻雜 金屬摻雜 指的 是通過 在 TiO2 的 晶格內(nèi)摻雜金屬，形成缺陷， 使 TiO2 的電子能級結(jié)構(gòu)分布得到改變 ， 使 光生電子 空穴復(fù)合減少， 來使其 光催化活性 得到提高 ， 常見金屬有 Th、 La、 Ce 等 的 稀土金屬離子和 Fe、 Co、 Ni、 Cu、 Zn 等 的 過渡金屬離子 ?？傊?,二氧化鈦的晶型對光催化性能的影響是因?yàn)槎喾N因素的共同作用。(c) 電子受體的還原 (A)。 二氧化鈦 光催化 過程及機(jī)理 光催化反應(yīng)指的是在一定波長光的照射下，經(jīng)過化學(xué)能和光能之間的能量轉(zhuǎn)換，催化反應(yīng)進(jìn)行?，F(xiàn)階段光催化劑選擇的 大多數(shù) 是 n 型半導(dǎo)體，在 目前 研究的 所有 光催化劑中， TiO2 光催化劑 運(yùn)用的最為 廣泛 。 納米 TiO2屬于 n 型半導(dǎo)體材料，晶粒尺寸在 1~100 nm 之間。 以制備的二氧化鈦 粉體 為催化劑，用一定波長的 可見 光照射一定濃度的 亞甲基藍(lán) 溶液，實(shí)驗(yàn)表明二氧化鈦 粉體 對 亞甲基藍(lán)溶液 的降解具有明顯的催化作用 。 畢業(yè)論文 題 目 TiO2 摻雜及熱處理對光降解 亞甲基藍(lán)的影響 學(xué) 院 專 業(yè) 班 級 學(xué) 生 學(xué) 號 指導(dǎo)教師 二〇一五 年 月 日 I 摘 要 目前，在 光催化反應(yīng)所使用的所有半導(dǎo)體催化劑中， TiO2 因?yàn)槠錈o毒、抗光腐蝕、氧化能力強(qiáng)、催化活性高、穩(wěn)定性好、成本低等性質(zhì)最為常用。在相同熱處理?xiàng)l件下，在 550oC 時(shí)能獲得更好的光催化性能。納米材料從發(fā)現(xiàn)至今發(fā)展迅速，成為材料科學(xué)發(fā)展領(lǐng)域的熱點(diǎn)。因此在 污染治理方面 得到了廣泛的應(yīng)用 ，尤其 在土壤污染 和 廢水污染等 方面有著 廣闊 的前景。袁志等人 在 殼聚糖保鮮膜 里加入了 TiO2， 很大 程度上 減少了 食品 中 細(xì)菌的生成 。伍 )電子供體的氧化舊 )。 Bickley 等人研究出某些具有高活性的混合物可能是因?yàn)楸〉慕鸺t石相生長在了銳鈦礦相的表面，產(chǎn)生混晶效應(yīng)。對 TiO2 進(jìn)行改性的方法主要有非金屬元素?fù)诫s，復(fù)合半導(dǎo)體，過渡金屬元素?fù)诫s，染料敏化，稀土金屬元素?fù)诫s和貴金屬沉積等。復(fù)合 的 方式 主要有 簡單組合、多層結(jié)構(gòu) 、 摻雜、異相組合等。科學(xué)界也加大了對 氮摻雜 二氧化鈦 粉體 制備工藝的研究，使其向高性能、工藝簡單 、低成本的方向發(fā)展。有機(jī)前驅(qū)體熱解法還可以制備二氧化鈦的碳氮共摻雜，所得的摻雜二氧化鈦有較好的光催化性能，但其碳氮共摻雜的機(jī)理還需要進(jìn)一步探究。選擇鈦酸四正丁酯作 7 為前驅(qū)物，無水乙醇作為溶劑。 8 2 實(shí)驗(yàn)部分 實(shí)驗(yàn)藥品及儀器 實(shí)驗(yàn)藥品和試劑 表 實(shí)驗(yàn)藥品和試劑及生產(chǎn)廠家 藥品名 級別 生產(chǎn)廠家 鈦酸四正丁酯 CP（ 化學(xué)純 ） 國藥集團(tuán)化學(xué)試劑有限公司 無水乙醇 AR（ 分析純 ） 天津市富宇精細(xì)化工有限公司 尿素 AR（ 分析純 ） 萊陽市康德化工有限公司 亞甲基藍(lán) AR（ 分析純 ） 天津市津南區(qū)咸水沽工業(yè)園區(qū) 實(shí)驗(yàn)儀器 表 實(shí)驗(yàn)儀器及生產(chǎn)廠家 儀器名 生產(chǎn)廠家 SHT 型數(shù)顯恒溫磁力攪拌電熱套 山東鄄城華魯電熱儀器有限公司 781 型磁力加熱攪拌器 金壇市醫(yī)療儀器廠 DHG9070A 型電熱恒溫鼓風(fēng)干燥箱 上海一恒科技有限公司 ZF7 型暗箱三用紫外線分析儀 上海嘉鵬科技有限公司 真空管式高溫?zé)Y(jié)爐 合肥科晶材料技術(shù)有限公司 電子天平 上海佑科儀器儀表有限公司 紫外可見分光光度計(jì) 北京普析通用儀器有限公司 A8FOCUS 型 X 射線衍射儀 BRUKER AXS GMBH XiangYi H1650 高速離心機(jī) 長沙湘儀離心機(jī)儀器有限公司 氙燈光源 北京中教金源科技有限公司 二氧化鈦 光粉體 的制備 實(shí)驗(yàn)前的準(zhǔn)備 實(shí)驗(yàn)前準(zhǔn)備好實(shí)驗(yàn)所需要的儀器和藥品。 不同溫度下二氧化鈦光催化劑的制備 將上述目標(biāo)產(chǎn)物二氧化鈦的前驅(qū)體分別在 530oC、 550oC、 570oC 時(shí)和相同質(zhì)量的尿素同時(shí)于真空管式高溫?zé)Y(jié)爐中抽真空至 100oC，煅燒 1 小時(shí)，保溫 2 小時(shí)，尿素提供氮源，得到不同溫度下的氮摻雜二氧化鈦粉體。 10 紫外 可見光吸收光譜表征 及分析 使用紫外可見分光光度計(jì)測試所制備的二氧化鈦 粉體 的可見光吸收光譜，對其進(jìn)行吸光情況的表征。其中 a 是氮摻雜二氧化鈦粉體在可見光區(qū)域的吸收曲線， b 是真空煅燒的二氧化鈦粉體在可見光區(qū)域的吸收曲線， c 是在空氣中煅燒的的二氧化鈦粉體在可見光區(qū)域的吸收曲線， a、 b、 c 煅燒溫度相同。 氙光光光源強(qiáng)度為一個(gè)太陽光。 560 630 7000 .00 .71 .4 Abs? （ nm ）abcdefghi 圖 煅燒溫度為 530oC 氮摻雜二氧化鈦降解亞甲基藍(lán)的可見光吸收曲線 :a t=0,b t=30min, c t=60min,d t=90min,e t=120min, f t=150min, g t=180min, h t=210min。圖 所示為真空煅燒的二氧化鈦?zhàn)鳛楣獯呋瘎┙到鈦喖谆{(lán)的可見光吸收曲線，圖 所示為在空氣中煅燒的二氧化鈦?zhàn)鳛楣獯呋瘎┙到?亞甲基藍(lán)的可見光吸收曲線。 19 500 550 600 650 700 7500 .00 .20 .40 .60 .81 .01 .2 Abs? （ nm ）abcdef 圖 真空煅燒的二氧化鈦粉體重復(fù)利用進(jìn)行光催化反應(yīng)的可見光吸收曲線 二氧化鈦粉體 光催化反應(yīng)小結(jié) 二氧化鈦 粉體 的光催化反應(yīng)是本實(shí)驗(yàn)唯一一個(gè)對二氧化鈦性能探究的部分， 探究了不同溫度及不同熱處理?xiàng)l件 得到的 二氧化鈦粉體 的光催化性能，加上一個(gè)空白對比實(shí)驗(yàn)，可以得出結(jié)論，二氧化鈦 粉體 對 亞甲基藍(lán) 溶液的降解有一定的催化作用