光催化技術(shù)可以利用太陽(yáng)光、激發(fā)產(chǎn)生氧化能力強(qiáng)的自由基、反應(yīng)條件溫和及無(wú)二次污染等優(yōu)點(diǎn),因此被認(rèn)為是環(huán)境污染控制的高效方法。Ti02納米管具有制備工藝簡(jiǎn)單、良好的電荷傳遞性能以及成本低廉和易回收等特點(diǎn)而在光催化領(lǐng)域受到廣泛關(guān)注,但Ti02納米管本身兩大缺陷（僅能響應(yīng)太陽(yáng)光譜中4.5%的紫外光；激發(fā)產(chǎn)生的電子空穴對(duì)易復(fù)合）限制了其在污染控制領(lǐng)域的進(jìn)一步應(yīng)用。因此,尋找新型高效的窄帶半導(dǎo)體對(duì)Ti02納米管進(jìn)行改性及提高光助催化性能成為近期環(huán)境科學(xué)領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)。尖晶石型鐵酸鹽由于良好的電磁性能及合適的禁帶寬度而被認(rèn)為是一種很好的選擇。利用尖晶石晶體內(nèi)部固有的鐵磁性異質(zhì)結(jié)可以實(shí)現(xiàn)光生電子空穴的表面-界面遷移分離,從而大幅提高復(fù)合催化劑的光助催化性能。本論文采用尖晶石型鐵酸鹽對(duì)Ti02納米管進(jìn)行改性,并對(duì)復(fù)合材料的光化學(xué)性質(zhì)以及光催化性能進(jìn)行細(xì)致考察,得出如下主要研究結(jié)果：（1）采用電化學(xué)陽(yáng)極氧化法聯(lián)合超聲輔助電沉積法成功制備了CuFe2O4/TiO2復(fù)合電極。物理化學(xué)表征結(jié)果證實(shí)：CuFe2O4納米顆粒均勻負(fù)載在納米管管口,進(jìn)而可以形成多重異質(zhì)結(jié)。光電化學(xué)性能測(cè)試和光學(xué)表征證明了CuFe2O4... 

【文章來(lái)源】：大連理工大學(xué)遼寧省 211工程院校 985工程院校 教育部直屬院校

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【學(xué)位級(jí)別】：碩士

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圖１．２?Ｔｉ０６八面體能帶結(jié)構(gòu)圖（黑色為理想狀態(tài)的八面體，藍(lán)色為銳鈦礦相，紅色為金紅石）［〗５］??Ｆｉｇ．?１．２?Ｓｃｈｅｍａｔｉｃ?ｐｒｅｓｅｎｔａｔｉｏｎ?ｏｆ?ｅｎｅｒｇｙ?ｌｅｖｅｌｓ?ｏｆ?ＴｉＯｓ?ｏｃｔａｈｅｄｒａｌ?ｉｎ?ｉｄｅａｌ?ｏｃｔａｈｅｄｒａｌ?（ｂｌａｃｋ），?ａｎａｔａｓｅ??（ｂｌｕｅ），?ａｎｄ?ｒｕｔｉｌｅ?（ｒｅｄ）［ｉ５］??

?ｈ?帳??ａｎａｔａｓｅ?ｒｕｔｉｌｅ??圖１．２?Ｔｉ０６八面體能帶結(jié)構(gòu)圖（黑色為理想狀態(tài)的八面體，藍(lán)色為銳鈦礦相，紅色為金紅石）［〗５］??Ｆｉｇ．?１．２?Ｓｃｈｅｍａｔｉｃ?ｐｒｅｓｅｎｔａｔｉｏｎ?ｏｆ?ｅｎｅｒｇｙ?ｌｅｖｅｌｓ?ｏｆ?ＴｉＯｓ?ｏｃｔａｈｅｄｒａｌ?ｉｎ?ｉｄｅａｌ?ｏｃｔａｈｅｄｒａｌ?（ｂｌａｃｋ），?ａｎａｔａｓｅ??（ｂｌｕｅ），?ａｎｄ?ｒｕｔｉｌｅ?（ｒｅｄ）［ｉ５］??１．１．３?Ｔｉ０２光催化機(jī)理??Ｔｉ０２的光催化活性與晶體結(jié)構(gòu)、表面區(qū)域、暴露的晶面、不協(xié)調(diào)的表面位能以及晶??格缺陷等有關(guān)。Ｔｉ０２的形貌調(diào)控可以通過(guò)以上要素來(lái)改變它的性能。此外，構(gòu)建Ｔｉ０２??復(fù)合結(jié)構(gòu)可以調(diào)整一些特性比如形成中度禁帶電子位點(diǎn)，來(lái)改變電荷遷移路徑或者使復(fù)??合結(jié)構(gòu)的吸收光譜紅移。Ｔｉ０２與其他材料的異質(zhì)結(jié)的構(gòu)建通過(guò)被復(fù)合的窄帶隙材料促使??Ｔｉ０２產(chǎn)生的電荷分離，從而對(duì)可見(jiàn)光響應(yīng)。具有較好的光催化性能的是銳鐵礦和金紅石，??它們的禁帶寬度分別為３．２和３．０?ｅＶ。盡管金紅石的禁帶寬度稍微窄，銳鈦礦禁帶寬度??具有較高的還原位能以及較慢的電子空穴復(fù)合速率而被認(rèn)為具有更好的光催化活性［１７，??１８］。然而３．２?ｅＶ禁帶致使它只能吸收波長(zhǎng)小于等于３８７?ｎｍ紫外區(qū)域光

這種染料敏化的Ｔｉ０２己經(jīng)成功應(yīng)用于水體污染物降解過(guò)程中，電子從染料分??子表面進(jìn)一步迀移到催化劑表面的可被還原的物種表面［５９，６０］。染料敏化Ｔｉ０２的機(jī)理詳??見(jiàn)下圖１．５所示，最初的光化學(xué)過(guò)程是Ｔｉ０２表面預(yù)先吸附的染料分子的ＨＯＭＯ和ＬＵＭＯ??被光激發(fā)，染料分子上產(chǎn)生的光生電子遷移到ＴｉＣｂ的導(dǎo)帶上。當(dāng)遇見(jiàn)合適的電子供體，??氧化態(tài)的染料隨即還原再生。正如圖中所示的這個(gè)過(guò)程中涉及到多種電子傳遞路徑，概??括為以下五步：１、敏化劑的激發(fā)；２、電子從敏化劑傳遞到Ｔｉ０２導(dǎo)帶；３、電荷復(fù)合；４、??電子傳遞到受體上；５、敏化劑遇到電子供體還原再生。染料的光化學(xué)性質(zhì)和染料與Ｔｉ０２??表面的電子傳遞對(duì)獲取高的光電轉(zhuǎn)化效率至關(guān)重要。各種醇類(lèi)、有機(jī)酸、ＥＤＴＡ和ＴＥＯＡ??被用來(lái)作為電子供體犧牲者，但是最理想的電子供體是Ｈ２Ｏ，特別是當(dāng)被敏化的Ｔｉ０２??被用作水處理催化劑。水分子當(dāng)作電子供體時(shí)還原處于氧化態(tài)的釘與聯(lián)批卩定混合物??（￡°（０２他０）＝?１．２３ＶＮＨＥＶｓ．ＥＧ（ＲｕｍＬ３／ＲｕｉｉＬ３）＝?ＵＩＶＭＫ），但是這個(gè)效率不太高６Ｉ］。除??此之外，由于Ｔｉ０２表面的染料分子的附著固定是電子傳遞的先決條件，關(guān)于染料敏化??過(guò)程中固定函數(shù)組的種類(lèi)和數(shù)量也被研究［６２］。許多種染料都被來(lái)用作Ｔｉ０２的敏化，包??括釕聯(lián)Ｐ比卩定衍生物葉啉類(lèi)化合物有機(jī)染料腐殖酸［６７］等。??Ｖ?ｔｈｉｎ?ｉｎｓｕｌａｔｉｎｇ?ｌａｙｅｒ??＾?＾?（ＡＩ２Ｏ３，?Ｓｉ０２，…ｉｆ?ｐｒｅｓｅｎｔ）??圖１．５可見(jiàn)光下染料敏化Ｔ

【參考文獻(xiàn)】：
博士論文
[1]尖晶石型鐵氧體納米晶的控制合成、結(jié)構(gòu)和性能研究[D]. 顏愛(ài)國(guó).中南大學(xué) 2008
[2]摻雜稀土尖晶石型鐵氧體納米晶的結(jié)構(gòu)和磁性能的研究[D]. 趙麗君.吉林大學(xué) 2006

碩士論文
[1]尖晶石型ZnFe2O4制備及光催化性能研究[D]. 李平.哈爾濱理工大學(xué) 2013
[2]含對(duì)硝基苯酚廢水的催化超臨界水氧化研究[D]. 陸先林.天津大學(xué) 2007



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