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可见光响应型纳米TiO_2复合材料的制备及性能

作　者: 孟皓
导　师: 张霞
学　校: 东北大学
专　业: 应用化学
关键词: 纳米TiO3复合材料 Fe3+掺杂 Gd3+掺杂 可见光响应 光催化
分类号: TB383.1
类　型: 硕士论文
年　份: 2008年
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内容摘要


TiO2光催化材料由于具有高效、廉价、对环境友好、无二次污染和可循环再生等优点受到人们的广泛重视。但TiO2是宽禁带半导体化合物,只有在紫外线照射下才能激发其催化活性,对于太阳能的利用率是低的。因此,对纳米TiO2进行改性,使其在可见光区产生光响应,具有重要的应用意义。本文选取了过渡金属离子中具有代表性的Fe3+和稀土金属离子中无毒的Gd3+作为掺杂剂,采用溶胶-凝胶技术,制备出了具有可见光响应活性的纳米TiO2复合材料。应用TEM、XRD、TG-DTA和UV-Vis等手段对两类纳米TiO2复合材料进行了表征,并对其掺杂机理、制备工艺、材料结构和性能进行了研究。在制备Fe3+掺杂纳米TiO2复合材料过程中,加入表面活性剂十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)得到的复合材料在530nm产生了宽强吸收峰,并对罗丹明B具有一定的光催化降解活性。系统研究了Fe3+掺杂及加入CTAB对复合材料结构与性能的影响。结果表明,当Fe3+和CTAB的掺杂量分别为2%和5%,Fe3+进入纳米TiO2的晶格,产生新的掺杂能级(Eg=1.37eV),从而改变了TiO2的光谱响应范围。稀土金属离子Gd3+掺杂的纳米TiO2复合材料也同样具有较好的可见光活性。当Gd3+的掺杂量为0.5%时,在550nm附近产生宽吸收带。Gd3+能够进入到TiO2晶格中,改变TiO2的能级结构,形成了新的掺杂能级,(Eg=1.27eV)。适量Gd3+的掺杂的纳米TiO2复合材料的光催化性能优于纯TiO2粉体材料。

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中图分类: > 工业技术 > 一般工业技术 > 工程材料学 > 特种结构材料
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