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本文采用機械化學(xué)法和熱液法制備了具有可見光活性的非金屬元素N、N-S、N-F單元和多元摻雜納米TiO2粉末。采用X射線衍射儀、BET比表面及孔徑分析儀、透射電鏡、UV-VIS分光光度計，對所制備的光催化劑粉末進(jìn)行了表征分析；以甲基藍(lán)的降解和NO氣體的去除為模型，評價樣品在紫外和可見光下的光催化性能。分析了不同的摻雜源、制備工藝對摻雜TiO2粉末的晶型、晶粒尺寸、形貌、可見光吸收性能、光催化活性的影響。 采用機械化學(xué)法合成的樣品，由于合成過程中的機械化學(xué)力的作用，發(fā)生了相轉(zhuǎn)變，形成了銳鈦礦、金紅石和板鈦礦的混晶相結(jié)構(gòu)，顆粒細(xì)化至20-30nm，比表面積增大，同時發(fā)生了N、S、F等非金屬的摻雜，在TiO2能帶中形成了摻雜能級，使其吸收邊“紅移”，具有良好的可見光吸收性能。 光催化性能測試結(jié)果顯示，與原料TiO2粉末相比，以10％的六次甲基四胺為N摻雜源后續(xù)焙燒處理的樣品在紫外和可見光區(qū)域降解甲基藍(lán)的效率分別提高了1.14倍和3.30倍；以碳酸氨為摻雜源球磨后采取水洗處理的樣品由于其粒徑更小、比表面積更大，具有最佳的光催化性能，在紫外光和可見光區(qū)域的光催化性能分別比原料TiO2提高了1.64倍和5.75倍。與單元N摻雜后續(xù)焙燒樣品相比，以硫脲和氟化氨為摻雜源，采用機械化學(xué)法焙燒處理合成的S-N和F-N共摻雜樣品，在可見光區(qū)域的光催化性能得到了進(jìn)一步的提高，比原料粉末提高了約5.30倍。 采用熱液法合成的樣品，粒徑位于10nm以下、具有很大的比表面積和狹縫狀的介孔結(jié)構(gòu)；由于非金屬元素的摻雜，在TiO2能帶中形成摻雜能級，同時伴隨著N的摻雜，形成了缺O(jiān)的Ti5O9相，這都促使了其吸收邊的“紅移”。光催化性能檢測結(jié)果顯示，以六次甲基四胺為N摻雜源在甲醇溶劑中pH9的情況下合成的樣品，在紫外光和可見光范圍經(jīng)過2h對甲基藍(lán)的光催化降解率達(dá)到96.9％和81.8％，對NO去除率Nr分別為72.3％和53.9％。以硫脲和氟化氨為摻雜源熱液法合成的S-N和F-N共摻雜樣品，性能不佳。

    關(guān)鍵詞：
    二氧化鈦 多元摻雜 光催化材料 機械化學(xué)法 熱液法合成 比表面積
    作者：
    邢朋飛
    學(xué)位授予單位：
    北京工業(yè)大學(xué)
    授予學(xué)位：
    碩士
    學(xué)科專業(yè)：
    材料學(xué)
    導(dǎo)師姓名：
    王金淑
    學(xué)位年度：
    2006
    語種：
    中文
    分類號：
    O614.411 TQ426.8
    在線出版日期：
    2010年10月27日（萬方平臺首次上網(wǎng)日期，不代表論文的發(fā)表時間）