学位论文 > 优秀研究生学位论文题录展示

增强可见光吸收和光催化效率的黑色二氧化钛的机理和性质的探究

作　者: 李明阳
导　师: 谢二庆
学　校: 兰州大学
专　业: 凝聚态物理
关键词: 蓝黑色二氧化钛氧缺陷可见光光吸收光催化
分类号: TN304.2
类　型: 硕士论文
年　份: 2013年
下　载: 65次
引　用: 0次
阅　读: 论文下载

内容摘要

在诸多的多相光催化材料之中,二氧化钛无疑是应用最广泛,相关研究也最多的半导体材料之一。因为它具有价格低廉,绿色环保等很多优点。但是由于二氧化钛属于宽带隙半导体,只有在紫外光下才具有明显的光催化效应,大大降低了其应用范围。2011年,氢化处理后由白色二氧化钛变为蓝黑色二氧化钛的出现在一定程度上解决了这个问题。颜色的变化不仅增强了其对可见光的吸收,同时也大大增强了它的光催化效果。但是人们对于氢化之后,白色二氧化钛变为蓝黑色的原因则未能有一个统一的机理解释。有人认为氢化引起的二氧化钛表面晶格结构错乱造成的带隙减少是最重要的原因。也有人认为反应中的容器中含有的Cr离子引入了二氧化钛才是使得其光催化效果大大增强的重要原因,而氢起到的作用只是使得Cr离子引入二氧化钛晶格中变得更加容易了。二氧化钛变色机理的模糊解释直接制约了其在光敏器件,光电器件等领域的研发和应用。本文通过制备了蓝黑色二氧化钛纳米管,经过一系列的测试和表征,成功揭示了钛酸纳米管变色的原因和在可见光区内吸收拓展的机理,并且通过光催化实验证明了这种光吸收的增强是卓有成效的。用氢等离子体化学气相沉积法在350℃和500℃下成功制备了蓝黑色钛酸纳米管,变色的钛酸纳米管在400-800nm的可见光范围内有明显的吸收增强,其光催化分解罗丹明B脱色反应效率对比未经氢化处理过的钛酸纳米管有很大的提升。XRD结果表明钛酸纳米管的晶体结构为正交晶系,经过氢化处理后,大部分向锐钛矿相转变,Raman结果显示有新的化学键形成,TEM的结果表明在一定温度下氢化处理后,钛酸纳米管的晶格表面有明显的混乱结构,EDX结果可以断定在Cr金属片的容器中所进行的反应并没有使得Cr掺入钛酸纳米管中去,PL测试的结果可以让我们了解到在钛酸纳米管的晶格中存在有体相氧缺陷的电子捕获陷阱,ESR对样品测试的结果表明,氢等离子在一定温度和压强下造成的钛酸纳米管表面束缚单电子的氧缺陷是最重要的原因,g=2.003的氧缺陷的存在造成的价带顶的往导带底方向的延伸和一部分存在于禁带中的氧缺陷充当的”电子捕获陷阱”是氢化处理后TAN变色和可见光光吸收增强,光催化效率增强的的根本原因。而且各种测试的结果均排除了Cr在其中的作用,

全文目录

中文摘要  3-5
Abstract  5-10
第一章绪论  10-26
  1.1 引言  10
  1.2 变色二氧化钛概述  10-16
  1.3 钛酸纳米管介绍  16-17
  1.4 二氧化钛光催化概述  17-24
    1.4.1 光催化概述  17-22
    1.4.2 提升光催化活性的方法  22-24
  1.5 选题依据和主要内容  24-25
    1.5.1 选题依据  24-25
    1.5.2 文章主要内容  25
  1.6 本章小结  25-26
第二章黑色TiO_2的制备和测试  26-32
  2.1 实验仪器和试剂  26
    2.1.1 实验仪器  26
    2.1.2 实验试剂  26
    2.1.3 表征设备  26
  2.2 表征和测试方法  26-30
    2.2.1 XRD和Raman原理  26-28
    2.2.2 TEM和EDX原理  28-29
    2.2.3 PL和ESR原理  29-30
  2.3 黑色钛酸纳米管的制备  30-31
    2.3.1 钛酸纳米管的制备  30
    2.3.2 黑色钛酸纳米管的制备  30
    2.3.3 光催化分解罗丹明B实验  30-31
  2.4 本章小结  31-32
第三章样品的表征数据分析和讨论  32-50
  3.1 样品的表征  32-45
    3.1.1 XRD和Raman的表征和分析  32-34
    3.1.2 TEM和EDX的表征和分析  34-39
    3.1.3 PL光谱和ESR测试结果讨论  39-42
    3.1.4 光吸收谱和光催化分解实验数据分析  42-45
  3.2 机理分析和讨论  45-49
  3.3 本章小结  49-50
第四章结论和展望  50-52
  4.1 结论  50
  4.2 研究前景和展望  50-52
参考文献  52-59
在学期间的研究成果  59-60
致谢  60

增强可见光吸收和光催化效率的黑色二氧化钛的机理和性质的探究

内容摘要

全文目录

相似论文