纳米TiO2粉体N掺杂工艺及其对吸收光谱影响的研究

来源 :大连理工大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:WANGYUEWANG
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过去几十年中,TiO2由于是宽带隙半导体氧化物,已经在工业中受到了广泛关注。与其它的光催化半导体材料相比,TiO2有很好的物理和化学性能,低成本、高稳定性、高催化性、无毒。但是,由于TiO2的带隙能量(3.2eV)较大,在可见光下感应很小,只有在紫外光(λ<405nm)下具有很好的光催化性,而紫外线只占太阳能的5%,在太阳能中比例最高的是可见光,所以要想很好的利用太阳能就要提高TiO2对可见光的利用率。国内外研究者提高TiO2在可见光的利用率上已经做出了很多的尝试,例如染料敏化、半导体复合、金属掺杂和非金属掺杂。通过减小带宽可以提高可见光的利用率,主要方法有金属掺杂和非金属掺杂。对于金属掺杂虽然可以减小带宽,但是掺杂金属会成为电子-空穴再复合中心而对光催化不利。而通过非金属(例如C、N、P、S)就可以很好地提高TiO2在可见光的利用率。本文采用水解法和固相法制备氮掺杂的TiO2光催化材料,经过测试后,发现氮掺杂的TiO2对可见光的利用率明显提高,主要研究内容及结果如下:(1)以尿素为氮源,分别采用固相法和水解法制备氮掺杂的Ti O2光催化材料,然后对其进行分析。通过分析后发现,氮掺杂Ti O2的氮源是氨气不是尿素,并且水解法氮掺杂TiO2也许是由于氨气在高温水中溶解度较小,或者在水中与水的亲和力要大于与TiO2的亲和力,在水解过程中几乎没有掺杂,主要是在最后烧结过程中进行掺杂。通过比较后发现,用固相法进行氮掺杂TiO2要比水解法效果好。(2)用固相法以尿素为氮源,制备不同温度、不同烧结时间、不同掺杂比例、不同尺寸TiO2的氮掺杂,通过UV-vis分析发现,在不同温度下进行氮掺杂,400℃时红移现象最明显,对可见光利用率最高,烧结时间对红移的影响不是很明显,在400℃烧结0.5h和烧结2h得到的效果是一样的,在400℃下分析不同尺寸对光催化性能的影响发现,5nmTiO2红移现象最明显。
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