采用簡單的溶膠-凝膠-水浴法在低溫條件下制備了一系列不同鐵摻雜比例的納米二氧化鈦微粒(Fe-TiO2)。在最佳鐵摻雜比例的條件下,通過改變水浴條件,如水浴處理溫度和水浴pH值,得到了不同制備條件下的Fe-TiO2微粒。采用X射線電子衍射(XRD)、透射電子顯微鏡(TEM)、X射線光電子能譜(XPS)、紫外-可見漫反射光譜(DRS)、拉曼光譜(Raman)和比表面積測定(SSA)等測試方法對制備的納米微粒進行分析表征。結(jié)果表明,該方法制備的鐵摻雜TiO2微粒為單一的銳鈦礦晶型,納米微粒為長軸約15 nm,短軸約3 nm的菱形結(jié)構(gòu)。納米微粒中沒有觀察到鐵的氧化物存在,說明鐵摻雜后沒有明顯的改變TiO2納米微粒的晶型、晶體尺寸和分散性。鐵摻雜后納米微粒在可見光區(qū)的吸收增加,有利于可見光催化活性的增強。Fe3+摻雜成功地摻雜進入TiO2晶格中,替代晶格中Ti4+的位置,形成Fe-O-Ti鍵,并產(chǎn)生了更多的氧空位,有利于光催化活性的提高。以甲基橙為模型有機污染物,對Fe-TiO2納米納米微粒在可見光下的光催化活性進行評價,發(fā)現(xiàn)納米微粒在可見光下表現(xiàn)出優(yōu)異的光催化活性。考察了鐵摻雜比例和水浴處理條...

【文章頁數(shù)】：71 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
Abstract
第1章 緒論
    1.1 課題背景
    1.2 二氧化鈦的性質(zhì)與結(jié)構(gòu)
        1.2.1 二氧化鈦的性質(zhì)
        1.2.2 二氧化鈦的結(jié)構(gòu)
    1.3 半導(dǎo)體的光催化反應(yīng)機理
        1.3.1 初級過程
        1.3.2 次級過程
    1.4 影響半導(dǎo)體光催化的主要因素
        1.4.1 半導(dǎo)體催化劑自身因素的影響
        1.4.2 外在因素的影響
    1.5 納米二氧化鈦作為光催化劑存在的問題及改性方法
        1.5.1 本體改性
        1.5.2 表面改性
    1.6 本課題的提出和擬研究的主要內(nèi)容
第2章 鐵摻雜二氧化鈦光催化劑的低溫制備與表征
    2.1 實驗部分
        2.1.1 實驗試劑
        2.1.2 實驗儀器
        2.1.3 鐵摻雜二氧化鈦光催化劑的合成
        2.1.4 鐵摻雜二氧化鈦光催化劑的表征方法
    2.2 結(jié)果與討論
        2.2.1 X射線衍射分析(XRD)
        2.2.2 透射電鏡分析(TEM)
        2.2.3 紫外可見漫反射光譜分析(UV-Vis DRS)
        2.2.4 傅里葉變換紅外光譜(FTIR)
        2.2.5 拉曼光譜(Raman)
        2.2.6 X射線光電子能譜分析(XPS)
        2.2.7 羥基自由基濃度分析
        2.2.8 比表面積分析(SSA)
    2.3 本章小結(jié)
第3章 鐵摻雜二氧化鈦納米微粒可見光催化活性研究
    3.1 實驗部分
        3.1.1 實驗試劑
        3.1.2 實驗儀器
    3.2 納米微粒可見光催化活性的評價
    3.3 結(jié)果與討論
        3.3.1 甲基橙最大吸收波長的確定
        3.3.2 甲基橙標準曲線的確定
        3.3.3 鐵摻雜比例對納米微粒可見光催化活性的影響
        3.3.4 水浴處理溫度對納米微粒可見光催化活性的影響
        3.3.5 水浴處理pH值對納米微粒可見光催化活性的影響
        3.3.6 捕捉劑對納米微粒可見光催化活性的影響
    3.4 鐵摻雜二氧化鈦納米微粒的可見光催化機理
    3.5 本章小結(jié)
第4章 TiO₂@Fe₂O₃催化劑的制備、表征及光催化活性
    4.1 實驗部分
        4.1.1 實驗試劑
        4.1.2 實驗儀器
        4.1.3 TiO₂@Fe₂O₃光催化劑的合成
        4.1.4 TiO₂@Fe₂O₃光催化劑的表征方法
        4.1.5 催化劑的光催化活性評價
    4.2 結(jié)果與討論
        4.2.1 X射線衍射分析(XRD)
        4.2.2 透射電鏡分析(TEM)
        4.2.3 紫外可見漫反射光譜分析(UV-Vis DRS)
        4.2.4 熒光光譜(PL)
        4.2.5 X射線光電子能譜分析(XPS)
        4.2.6 比表面積分析(SSA)
        4.2.7 納米微粒的可見光催化活性
    4.3 TiO₂@Fe₂O₃催化劑的可見光催化機理
    4.4 本章小結(jié)
結(jié)論
參考文獻
攻讀碩士學(xué)位期間所發(fā)表的論文
致謝



本文編號：3994750