金屬摻雜納米TiO-,2-的制備及其光催化性能研究.pdf

1、中南大學(xué)碩士學(xué)位論文金屬摻雜納米TiO的制備及其光催化性能研究姓名：謝琦谞申請學(xué)位級別：碩士專業(yè)：凝聚態(tài)物理指導(dǎo)教師：聞立時20100501中南大學(xué)碩：} 學(xué)位論文 A B S T R A C TA B S T R A C TN a n o s i z e dt i t a n i u md i o x i d e i so n eo f m o s t p o p u l a re n v i r o n m e n t a l l

2、yh a r m o n i o u s p h o t o c a t a l y s t s i n t h i s d a y b e c a u s e o f i t s n o n - t o x i c i t y ,p h y s i c a la n dc h e m i c a ls t a b i l i t y , h i 曲p h o t o c a t a l y t i ca c t i v i t y a

3、 n ds t r o n ga n t i o x i d e p r o p e r t i e s ．H o w e v e r , t h ee f f i c i e n c yo f p h o t o c a t a l y t i cr e a c t i o ni sl i m i t e db yt h eh i g hr e c o m b i n a t i o nr a t e o fp h o t o - -

4、 i n d u c e de l e c t r o n ·- h o l ep a i r sf o r m e d i np h o t o c a t a l y t i cp r o c e s s e sa n db y t h e a b s o r p t i o nc a p a b i l i t yt ov i s i b l el i g h t o fp h o t o c a t a l y s t

5、 s ．N u m e r o u ss t u d i e s h a v eb e e nr e c e n t l yp e r f o r m e d t o i m p r o v et h e e f f i c i e n c y o fp h o t o c a t a l y t i c r e a c t i o n s ，t h i ss t u d i e s i n c l u d e d o p i n g

6、m e t a l i o n i n t o t h e T i 0 2 l a t t i c e ，d y ep h o t o s e n s i t i z a t i o no n t h eT i 0 2 s u r f a c ea n d d e p o s i t i o n o f n o b l e m e t a l sa n dS Oo n ．I nt h i sp a p e r , t h ep h o

7、t o c a t a l y t i ca c t i v i t ya n d i t s f a c t o r so f e f f e c to fm o d i f i e d n a n o —T i 0 2b y d i f f e r e n t m o d i f i e d m e t h o d s ．F i r s t l y , F e 3 + - d o p e d ，C u 2 + - d o p e d

8、a n dF e 3 + t o g e t h e r w i t hC u 2 + d o p e dT i 0 2n a n o p a r t i c l e sw e r eS u c c e s ss y n t h e s i z e du s i n ga c i d - c a t a l y z e ds o l —g e lm e t h o d s ．T h e n a n o p a r t i c l e s

9、w e r ec h a r a c t e r i z e db yT E M ，X R D ，E D S a n dU V - _ Ⅵst e c h n i q u e s ．T h e r e s u l t s s h o w e dt h a t t h e a v e r a g e d i a m e t e ro fn a n o p a r t i c l e sw a s 10 - - - 15 a m ．F e

10、j 十d o p i n ga n d C u z 十d o p i n gc o u l d a l lp r o m o t et h ep h a s et r a n s f o r m a t i o n o f T i 0 2 f r o ma n a t a s et o r u t i l e ．T h ea b s o r p t i o no f T i 0 2n a n o p a r t i c l e s w

11、i t hF e ，十d o p i n ga n dC u z 十d o p i n gt ol i g h t w a sr e d —s h i f t e d a n dt h e a b s o r p t i o n i n t e n s i t i e s l a r e g e l y i n c r e a s e d ．T h e r e s u l t s s h o w t h a t t h e p h o

12、t o c a t a l y t i c o f T i 0 2 h a s b e e n h i g h l yi m p r o v e d b yi r o nd o p i n g ．T h e o p t i m a l d o p i n go f F e ”i s0 ．5 m 0 1 ％，C u pi s3 m 0 1 ％，a n d a n n e a l i n gt e m p e r a t u r ei s5

13、 0 0 ℃．T h eC O - d o p i n go f F e ”一C u ps h o w s a s y n e r g i s t i c e f f e c t f o r p h o t o c a t a l y t i c a c t i v i t y o fT i 0 2 ．T h eo p t i m a l d o p i n g o fC O —d o p e d T i 0 2 i s F e ”0

14、．5 ％一C u p 3 ％，s h o w s h i g h e rp h o t o c a t a l y t i c a c t i v i t yi nd e g r a d a t i o no f m e t h y lo r a n g et h a nl h a to f s i n g l ed o p e d T i 0 2 ．S e c o n d l y , L i + - d o p e d n a n o

15、 —T i 0 2 p h o t o c a t a l y s t s w e r e p r e p a r e d b ys o l —g e l r o u t ea n db y i m p r e g n a t i o nm e t h o d ，r e s p e c t i v e l y ．T h e c a t a l y s t sw e r ec h a r a c t e r i z e db yT E M

16、 a n dX R D t e c h n i q u e s ．T h er e s u l t ss h o wt h a ta l l c a t a l y s t sp r e p a r e da t5 0 0 。C a r ea n a t a s e p h a s e ．L i + - d o p i n gr e s t r a i n st h eg r o w t ho fT i 0 2p a r t i c l