文档介绍：单位代码 10475
学号 104753101012
分类号 O469
硕士学位论文
共掺杂 TiO2 纳米粉体的制备
及其光催化降解亚甲基蓝性能的研究
学科、专业: 凝聚态物理
研究方向: 光催化材料
申请学位类别: 理学硕士
申请人: 苗挂帅
指导教师: 张华荣副教授
二〇一三年五月
Study on preparation and photocatalytic properties of
Co-doped TiO2 for degradation of Methylene Blue
A Dissertation Submitted to
the Graduate School of Henan University
in Partial Fulfillment of the Requirements
for the Degree of
Master of Science
By
Guashuai Miao
Supervisor: Prof. Huarong Zhang
May, 2013
关于学位论文独创声明和学术诚信承诺
本人向河南大学提出硕士学位申请。本人郑重声明:所呈交的学位论文是本人在导
师的指导下独立完成的,对所研究的课题有新的见解。据我所知,除文中特别加以说明、
标注和致谢的地方外,论文中不包括其他人已经发表或撰写过的研究成果,也不包括其
他人为获得任何教育、科研机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同事对
本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示了谢意。
在此本人郑重承诺:所呈交的学位论文不存在舞弊作伪行为,文责自负。
学位申请人(学位论文作者)签名:
201 年月日
关于学位论文著作权使用授权书
本人经河南大学审核批准授予硕士学位。作为学位论文的作者,本人完全了解并同
意河南大学有关保留、使用学位论文的要求,即河南大学有权向国家图书馆、科研信息
机构、数据收集机构和本校图书馆等提供学位论文(纸质文本和电子文本)以供公众检
索、查阅。本人授权河南大学出于宣扬、展览学校学术发展和进行学术交流等目的,可
以采取影印、缩印、扫描和拷贝等复制手段保存、汇编学位论文(纸质文本和电子文本)。
(涉及保密内容的学位论文在解密后适用本授权书)
学位获得者(学位论文作者)签名:
201 年月日
学位论文指导教师签名:
201 年月日
摘要
第一章,首先对纳米材料及纳米光催化材料进行了简要的概述;接着分析了二氧化
钛光催化剂的结构和光催化机理,并评价了其作为光催化材料的优缺点;然后介绍了二
氧化钛光催化材料的制备方法,并详细综述了如何提高二氧化钛光催化材料的光催化性
能,其中掺杂作为一种重要的改性方式被重点阐述;最后简述了本论文工作的目的和意
义。
第二章,通过溶胶-凝胶法制备了铁、碘单掺杂及共掺杂 TiO2 光催化剂,采用 X 射
线衍射仪、X 光电子能谱和紫外可见漫反射光谱对掺杂 TiO2 进行了表征,并研究了其
降解亚甲基蓝的光催化性能。XRD 表征结果显示样品均为锐钛矿相,平均粒径在 7-15 nm
之间;掺杂后,样品光吸收性能得到显著改善;共掺杂样品中,随着 Fe 掺杂量的增加,
样品光催化活性呈现先增加后减小的变化趋势, 在铁掺杂量为 %时达到最佳值,并
通过 Fe 引入后样品晶粒尺寸、光吸收性能及能带结构等因素的变化对样品光催化性能
变化的机制进行了讨论。
第三章,采用溶胶-凝胶法制得 TiO2、氟和钇单掺杂及其共掺杂的 TiO2 光催化纳米
颗粒。通过 XRD、TEM、XPS、吸收光谱及发光光谱对样品进行了表征,并通过降解
亚甲基蓝溶液对其光催化性能进行了评估。结果显示,掺杂后样品的吸收带边并未出现
显著移动,样品光吸收性能无明显改观;随着 F 掺杂浓度的增大,样品光催化性能逐渐
增强,由此我们选择了最佳的 F 掺杂比例为 10%。F 掺杂后,由于掺杂位置对于羟基捕
获能力的增强,促进了光催化活性物质羟基自由基的形成,因而样品光催化活性得到显
著提高。共掺杂样品中,随着 Y 掺杂浓度的增大,样品光催化性能呈现先增加后减小的
趋势,Y 掺杂浓度为 %时,TiO2 光催化剂的性能达到最佳值。这里,我们通过掺杂
后样品中氧空位所充当的光生载流子复合中心和光催化活性中心的双重角色之间的竞
争