以草酸氧钛铵为前驱体的N掺杂和N-Fe双掺的TiO<,2>光催化剂的结构与性能研究

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近年来,半导体催化剂因其在空气净化、有害污染物治理和水清洁等环境方面的广泛应用而备受关注。在众多的半导体氧化物光催化剂中,TiO2因其氧化能力强、廉价、物理化学性质稳定而成为被广泛应用的光催化剂之一。然而,TiO2在实际应用中仍然存在着量子效率和可见光利用率低等问题,极大的限制了TiO2的发展。本论文针对TiO2光催化领域存在的这些问题,通过改善合成方法和优化实验条件制备出不同系列的光催化剂,研究了晶相结构、比表面积等性质对光催化活性的影响本质,为进一步发展高活性纳米TiO2光催化剂的制备方法积累经验。   本论文的主要内容如下:   1.合成了纯的草酸氧钛铵前驱体,以此前驱体为基础,通过不同温度焙烧一步制备掺N的TiO2光催化剂,研究焙烧温度及选用的前驱体对生成的TiO2光催化剂结构等方面的影响,尤其是N的掺杂对TiO2光催化剂改性的研究。结果表明:制得的TiO2光催化剂光照响应范围已明显进入可见光区域,且受到异相结影响,700℃焙烧的样品的紫外光和全波长光照比活性最高,表明其有最高的量子产率。   2.在纯的草酸氧钛铵前驱体的基础上,加入Fe(NO3)3,从而合成Fe的络合物前驱体,经过焙烧而形成N-Fe双掺的TiO2催化剂。通过调控Fe掺杂量及焙烧温度,分别研究Fe的掺杂量及焙烧温度对制得的TiO2光催化剂结构、比表面积等方面的影响。结果显示Fe的掺杂抑制了TiO2光催化剂粒子的增长及锐钛矿相向金红石相的转变。其中以0.25%Fe的掺杂量为最适合。
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