纳米TiO2的掺杂改性及光催化性能研究

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摘要：本论文以尿素作为N源，以钛酸丁酯为纳米二氧化钛的钛源，采用溶胶-凝胶法来制备了N掺杂TiO2纳米颗粒，运用 FT-IR、 XRD、 UV-Vis、SEM等测试技术对样品进行了结构表征，并对甲基橙进行了光催化降解实验。结果表明，合成的N掺杂TiO2纳米颗粒为锐钛矿型结构，N掺杂TiO2的光催化活性高于纯TiO2，在40 min内降解率达到了97 %。43725

毕业论文关键词：N掺杂二氧化钛；溶胶-凝胶法；表征；光催化

Doping Modification and Its Photocatalytic Properties of Nano Titanium Dioxide

Abstract：N-doped nano-TiO2 was prepared by sol-gel method using urea as the nitrogen source and tetrabutyl titanate as the titanium source. The prepared samples were characterized by FT-IR, XRD, UV-Vis, SEM and the experiment of photocatalytic degradation for methyl orange was carried out. The results showed that the samples had the advantages of pure anatase and the degradation rate of N-doped nano-TiO2 for methyl orange could reach 97% at 40 min , which was superior to pure TiO2.

Key Words: Nitrogen-doped; Sol-gel method; Characterization; Photocatalysis

目录摘要 1

引言 1

1 实验内容 2

1.1 设备与试剂 2

1.2 实验方法 3

2 结果与讨论 3

2.1 X射线衍射(XRD)分析 3

2.2 红外(IR)光谱分析 4

2.3紫外可见光谱(UV-VIS)分析 4

2.4 扫描电镜(SEM)分析 5

3 光催化活性检测 5

3.1 实验内容 5

3.2 降解结果 6

4 展望 7

参考文献 7

致谢 10

纳米TiO2的掺杂改性及光催化性能研究

引言

纳米技术是当今世界的应用和发展十分广泛 [1-2]，无论生活还是科学的研究都发挥了不可磨灭的作用。纳米的比原子的大小相对来说大一点，我们可能也都知道这样一点，是一种处于亚稳定状态的特殊物质[3]。19世纪60年代费曼(美国加利福尼亚工学院教授)就预言了纳米粒子的存在。1982年，费曼的预言便成了现实。德国科学家宾尼等在不断努力下用扫描隧道显微镜在镍板上将硅原子终于组成了“IBM”的字样，这对于以后的科学研究局域很大的榜样和鼓励的作用。到现在为止，对于纳米材料，现在科学家们都在积极的对它进行探索。在纳米这块发展速度较为好还是日本那些比较发达的国家，那些国家不仅经济发达，而且发展速度也是较快的。但是我国在一直不断的探究下也达到了国际先进水平[4-5]。

一般情况下，材料的性能和它的颗粒大小的关系息息相关，当材料的尺寸进入纳米等级的时候，它自身所具有的关于量子尺寸效应、体积大小的效应、表面积效应等，所以将会使其具有特殊的熔沸点、电化学、热力学、化学的活性、催化性和光学特性[6]。当然颗粒越小的话，对于光催化的话效果是极其明显的。纳米材料的制备方法通常有物理方法、溶胶-凝胶法、化学方法、脉冲激光沉积法、静电纺丝法、水热法、气相沉积法等[7-9]，当然这些方法都有优势，但是我们采用的是溶胶-凝胶法。