tio2摻雜及熱處理對光降解亞甲基藍(lán)的影響畢業(yè)論文-文庫吧資料
2025-06-29 04:41本頁面
【正文】 熱解法指的是含氮有機(jī)物和鈦鹽反應(yīng)使得到的有機(jī)前驅(qū)體含有TiN鍵，再使得到的前驅(qū)體在不同的氣氛和溫度中煅燒摻雜改性。氮源主要有含氮有機(jī)物尿素、硫脲等，無機(jī)的碳酸銨、氨水、氯化銨等。水解沉淀法指的是直接在含氮水溶液中將鈦鹽水解或?qū)⑩侞}水解再和含氮的有機(jī)物反應(yīng)得到氮摻雜二氧化鈦粉體。 高溫焙燒法高溫焙燒法指的是在含氮氣的氣氛或在空氣中煅燒二氧化鈦或者其它含鈦的化合物，所用的氣氛為NNH3或Ar和NH3混合氣體等，通過控制在焙燒中的氣氛、時間、溫度等條件來制備性質(zhì)不同的TiO2摻雜。 氮摻雜二氧化鈦粉體的制備方法現(xiàn)階段制備氮摻雜二氧化鈦粉體的方法很完善也很多，但大多數(shù)方法僅適用于小量生產(chǎn)的實驗室，還不能夠投入到規(guī)?；墓I(yè)生產(chǎn)，其中制備方法最主要的有溶膠凝膠法（SolGel）、高溫焙燒法、水解沉淀法、有機(jī)前驅(qū)體熱解法、機(jī)械化學(xué)法 。TiO2光敏化后可以使發(fā)色團(tuán)降解或破壞染料分子的共軛結(jié)構(gòu)，并且可以使高度礦得到 CO2和 H2O。染料光敏化可以通過在可見光下染料激發(fā)的電子注入到TiO2導(dǎo)帶中,從而使得TiO2的光激發(fā)波段能夠擴(kuò)展到可見光區(qū)域,但絕大多數(shù)的敏化劑在近紅外區(qū)的吸收很弱,其吸收譜與太陽光譜還不能夠很好得匹配。 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 WO3TiOCdSTiOSnO2TiOMoOTiOV2O5TiOZnS等。半導(dǎo)體的復(fù)合可以提高電荷的分離效果，擴(kuò)大 TiO2光譜的相應(yīng)范圍。最早被報道出具有可見光活性光催化材料是氮摻雜TiO2 ，早在1986年Sato等人就發(fā)現(xiàn)將氮引入TiO2 具有可見光響應(yīng)，,但十幾年來沒有引起人們的重視，直到2001年Asahi等人在Science上報道了非金屬元素以氮為代表替代少量的晶格氧能夠使得TiO2 的帶隙變窄，,在保持紫外光照下催化活性的同時,使TiO2具有可見光活性,從而提高了光催化的光量子效率，掀起了非金屬元素尤其是氮元素?fù)诫sTiO2的熱潮。 非金屬摻雜 過渡金屬元素?fù)诫s雖然能夠改善TiO2在可見光下的活性,但是因為金屬離子成為復(fù)合中心,而使得TiO2在紫外光下的活性下降或在可見光下的活性遠(yuǎn)低于在紫外光下的活性。 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。改性的目的主要是拓寬光響應(yīng)的范圍促使光生電荷能夠有效分離抑制載流子復(fù)合以提高光量子的效率來提高光催化劑的穩(wěn)定性等。 二氧化鈦的改性及光催化 TiO2 光催化劑在實際得操作應(yīng)用中存在一定的問題，比如禁帶的寬度較寬，光吸收波長處于紫外光區(qū)，其能帶結(jié)構(gòu)決定了只能利用太陽光中紫外線部分，不能夠充分的利用太陽光可見光部分，造成太陽光利用率低，光生電子空穴易復(fù)合等原因嚴(yán)重限制了其在環(huán)境保護(hù)領(lǐng)域中的應(yīng)用。（3） 厚度的影響：當(dāng)厚度在一定范圍內(nèi)，光催化特性隨厚度的增加而加強(qiáng)?？傊?二氧化鈦的晶型對光催化性能的影響是因為多種因素的共同作用。不過當(dāng)按照一定比例存在金紅石晶型和銳鈦礦晶型的二氧化鈦時，其光催化性能會大大提高，而非單一相加。銳鈦礦的結(jié)構(gòu)是TiO6八面體共頂點，金紅石和板鈦礦是TiO6八面體共邊共頂點。因此采用分散的二氧化鈦粉末參加光催化反應(yīng)。(c)電子受體的還原(A)。圖1 半導(dǎo)體微粒的主要反:(a)光生空穴的產(chǎn)生。到目前為止已經(jīng)研究出了光催化反應(yīng)在光照條件下的機(jī)理過程，如圖1。直接光催化反應(yīng)指的是材料自身在光照下直接被活化從而產(chǎn)生電荷，再和被吸附的分子完成反應(yīng)。 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。（4） 食品保質(zhì)：食品因為受到紫外線的照射，保質(zhì)期會大大下降，如果在食品的包裝材料中加入TiO2，因為TiO2光催化作用能夠吸收紫外線，在一定程度上保證了食品質(zhì)量。在光照下，TiO2因為其光催化效應(yīng)能夠降解膜表面的污垢，且降解出來的水由于其超親水作用，浸入到了薄膜和污垢間的界面，降低其吸附力，促使污垢可以脫落。光催化所需的條件簡單只有光照，解決了廢水處理設(shè)備的成本問題?，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光催化劑運用的最為廣泛。 光催化技術(shù)現(xiàn)階段應(yīng)用光催化技術(shù)的操作工藝簡單，容易控制，能源的消耗低，能使物質(zhì)完全降解而且不產(chǎn)生二次污染。自 1972 年 Fujishima 和 Honda發(fā)現(xiàn)光照TiO2電極分解水發(fā)生光催化氧化還原反應(yīng)并產(chǎn)生氫開始，光催化技術(shù)就成為了催化研究領(lǐng)域的一個熱點。納米TiO2也因為其性質(zhì)有著十分廣闊的應(yīng)用前景，廣泛運用在光催化降解、降解廢水、光電效應(yīng)和太陽能電池能方面。納米TiO2屬于n型半導(dǎo)體材料，晶粒尺寸在1~100 nm之間。納米技術(shù)意味著人類探究自然的能力已經(jīng)到達(dá)原子、分子水平，也標(biāo)志著人類的科技已進(jìn)入一個新的納米技術(shù)時代。隨著材料科學(xué)技術(shù)不斷發(fā)展，納米材料也進(jìn)入了人們的視線并且被納入了三大科技。ABSTRACTCurrently, all of the semiconductor photocatalyst used in the catalytic reaction, TiO2 because of its nontoxic, antilight corrosion, oxidation ability, high catalytic activity, good stability, and low cost nature of the most monly used. The study, prepared by hightemperature heat treatment of ammoniamodified titanium dioxide powder. Select tetrabutyl titanate as precursor, ethanol as the solvent. After the preparation of the precursor, the heat treatment at different temperatures and for preparing nitrogen utilization of hightemperature vacuum heat treatment conditions ammoniadoped titanium dioxide powder. And the use of Xray diffraction (XRD) and UV visible absorption curve (UVVis) w
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