TiO2在光催化治理環(huán)境污染和獲得清潔能源等方面具有廣泛應(yīng)用。提高TiO2對太陽光的利用能力是目前光催化領(lǐng)域研究的熱點問題。利用摻雜引入缺陷可以拓寬TiO2光譜吸收范圍、提高太陽光利用率。本文以Nb5+摻雜Ti O2和自摻雜TiO2為研究對象,以獲得更高光催化性能的TiO2為研究目標(biāo),研究了多種制備方法對摻雜方式、缺陷狀態(tài)、以及Ti O2光譜吸收性質(zhì)的影響規(guī)律,探索了提升摻雜Ti O2的光催化性能可能途徑。具體研究工作如下:利用超聲噴霧熱分解過氧化鈦前驅(qū)體的方法制備Nb摻雜TiO2多孔微球。Nb摻雜導(dǎo)致TiO2可見光響應(yīng)增強,可見光催化降解乙醛的速率提升,但是乙醛的完全礦化能力變?nèi)酢Ｑ芯勘砻鬟^氧化鈦前驅(qū)體制備的TiO2具有表面過氧和體相Ti3+缺陷,隨著Nb摻雜濃度的增加,表面過氧和體相Ti3+缺陷態(tài)密度增加,可見光響應(yīng)增強,可見光催化乙醛的降解速率提升。然而表面過氧缺陷降低了光生空穴的氧化能力,體相Ti3+加劇了光生載流子的復(fù)合,最終導(dǎo)致TiO2可見光下對乙醛的完全礦化能減弱,同時太陽光、紫外光催化性能變差。利用磁控濺射制備Nb摻雜TiN薄膜,在空氣氣氛中對TiN薄膜進(jìn)行熱處理制備N... 

【文章頁數(shù)】：101 頁

【學(xué)位級別】：博士

【文章目錄】：
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英文摘要
第一章引言
    1.1 半導(dǎo)體光催化研究概述
        1.1.1 半導(dǎo)體光催化研究的起源
        1.1.2 半導(dǎo)體光催化的應(yīng)用領(lǐng)域
        1.1.3 半導(dǎo)體光催化的原理
        1.1.4 半導(dǎo)體光催化材料的種類
    1.2 TiO_2半導(dǎo)體光催化材料
        1.2.1 TiO_2的晶體結(jié)構(gòu)
        1.2.2 TiO_2的能帶結(jié)構(gòu)
        1.2.3 TiO_2光催化發(fā)展面臨的主要問題
    1.3 摻雜TiO_2的研究現(xiàn)狀
        1.3.1 金屬摻雜TiO_2
        1.3.2 非金屬摻雜TiO_2
        1.3.3 自摻雜TiO_2
        1.3.4 共摻雜TiO_2
        1.3.5 表面修飾提高TiO_2可見光響應(yīng)
    1.4 選題依據(jù)與研究內(nèi)容
    參考文獻(xiàn)
第二章缺陷誘導(dǎo)黃色Nb摻雜TiO_2的可見光催化活性研究
    2.1 引言
    2.2 實驗部分
        2.2.1 Nb摻雜TiO_2微球的制備
        2.2.2 Nb摻雜TiO_2微球的實驗表征
        2.2.3 Nb摻雜TiO_2微球的光催化實驗
        2.2.4 Nb摻雜TiO_2微球的光致變色實驗
    2.3 結(jié)果與討論
        2.3.1 Nb摻雜TiO_2微球的形貌和晶體結(jié)構(gòu)的研究
        2.3.2 Nb摻雜TiO_2微球的光學(xué)性質(zhì)的研究
        2.3.3 Nb摻雜TiO_2微球光催化降解乙醛活性和光致變色現(xiàn)象研究
        2.3.4 Nb摻雜TiO_2缺陷機理研究
    2.4 本章小結(jié)
    參考文獻(xiàn)
第三章 [001]取向Nb摻雜TiO_2薄膜制備及光催化性能研究
    3.1 引言
    3.2 實驗部分
        3.2.1 Nb摻雜TiO_2薄膜的制備
        3.2.2 Nb摻雜TiO_2薄膜材料表征
        3.2.3 Nb摻雜TiO_2薄膜氣相乙醛降解光催化實驗
        3.2.4 Nb摻雜TiO_2薄膜自清潔測試
    3.3 結(jié)果和討論
        3.3.1 Nb摻雜TiO_2薄膜的晶體結(jié)構(gòu)研究
        3.3.2 Nb摻雜TiO_2薄膜光學(xué)性質(zhì)研究
        3.3.3 Nb摻雜TiO_2薄膜的太陽光催化性能研究
        3.3.4 Nb摻雜TiO_2薄膜的自清潔研究
    3.4 本章小結(jié)
    參考文獻(xiàn)
第四章乙醇浸漬制備自摻雜TiO_2的可見光催化性能研究
    4.1 引言
    4.2 實驗部分
        4.2.1 材料的制備
        4.2.2 材料的表征
        4.2.3 光催化實驗
        4.2.4 DFT理論計算
    4.3 結(jié)果和討論
        4.3.1 乙醇處理TiO_2的光學(xué)和結(jié)構(gòu)性質(zhì)研究
        4.3.2 乙醇處理TiO_2的可見光催化性能研究
        4.3.3 乙醇處理TiO_2的實驗?zāi)M與DFT理論計算研究
        4.3.4 乙醇處理TiO_2形成氧空位方法的通用性研究
    4.4 本章小結(jié)
    參考文獻(xiàn)
第五章 Fe(III)物種負(fù)載表面缺氧TiO_2-x可見光催化性能研究
    5.1 引言
    5.2 實驗部分
        5.2.1 材料的制備
        5.2.2 材料的表征
        5.2.3 光催化實驗
    5.3 結(jié)果和討論
        5.3.1 Fe(III)負(fù)載表面氧缺陷TiO_2的光學(xué)和結(jié)構(gòu)性質(zhì)研究
        5.3.2 Fe(III)負(fù)載表面氧缺陷TiO_2的可見光催化性能研究
        5.3.3 Fe(III)負(fù)載表面氧缺陷TiO_2的光催化性能提升機制分析
    5.4 本章小結(jié)
    參考文獻(xiàn)
第六章總結(jié)
附錄(Appendix)
致謝
在學(xué)期間公開發(fā)表論文及參加學(xué)術(shù)會議情況



本文編號：3702207