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《合肥工业大学》 2003年
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改性纳米TiO_2的组份组织设计及其光催化性能的研究

陈挺松  
【摘要】: 纳米TiO_2光催化剂是近十年来被广泛研究的一种新型环保材料,它能降解废液、废水,杀死细菌病毒,可以应用在废水的处理,室内环境的净化等方面,有广泛的应用前景。但TiO_2光催化剂具有对紫外光的依赖性高,利用太阳光比例低,半导体载流子复合率高,量子效率低等缺点,限制了它的应用。如何提高TiO_2光催化剂在日光下的催化能力,是技术研究与应用面临的主要难题。 本研究利用溶胶—凝胶法制备出掺Co,Ag,W,Ce复合改性的纳米TiO_2光催化剂。通过掺杂来控制所得纳米TiO_2的粒径和相变过程,抑制电子和空穴的复合,扩大光谱响应范围,以取得的光催化活性良好的组分和组织。采用差热—热重分析法(DTA-TG)、X射线衍射(XRD)、透射电子显微镜(TEM)分光光度计等测试技术分析和研究制备的纳米TiO_2的微观结构、组织和性能,探讨了影响纳米TiO_2光催化性能的各种因素。 研究结果表明,利用溶胶—凝胶法可以获得纳米级二氧化钛,单一晶粒尺寸为10—30nm。Co、Ag、W的掺杂会降低锐钛矿相向金红石相的转变温度。掺杂Ce能够提高锐钛矿向金红石相的转变的温度,并显著阻碍晶粒的长大。适量的掺杂明显提高了TiO_2的光催化活性,但过量的元素掺杂会降低纳米TiO_2复合体系的光催化性。其中Co的掺杂最佳值为Co/Ti(mol)=0.1;Ag的掺杂有最佳值为Ag/Ti(mol)=0.03;Ce的掺杂有最佳值为Ce/Ti(mol)=0.0005;W掺杂最佳值W/Ti(mol);0.005。Co-TiO_2,Ag-TiO_2 Ce-TiO_2,W-TiO_2光催化剂的最佳热处理温度分别为500℃,550℃,900℃,500℃。通过改性的纳米TiO_2晶粒尺寸均控制在10-30nm之间,它们在日光下的光催化活性均有显著的提高。
【学位授予单位】:合肥工业大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2003
【分类号】:TB383

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