TiO_2薄膜論文：Fe(3+)摻雜二氧化鈦薄膜的自組裝制備及其光催化性能研究

1、TiO_2薄膜論文：Fe(3+)摻雜二氧化鈦薄膜的自組裝制備及其光催化性能研究【中文摘要】納米Ti02問世于80年代后期,它獨(dú)特的光學(xué)性能及電性能使其在催化領(lǐng)域及光電電池方面顯示出巨大的潛力,尤其在廢水處理、殺菌、環(huán)保等方面有著廣闊的應(yīng)用前景。然而,作為光催化材料二氧化鈦的主要缺陷是對太陽能利用率低,光催化性能受到限制。為了提高TiO2的光催化活性及有效利用太陽能,人們嘗試用多種方法對其進(jìn)行改性處理,以提高太陽光光催化效率。本文以石英玻璃片為基底,以自組裝單層為模板,采用四氯化鈦為鈦源,并以硝酸鐵為摻雜劑于低溫液相反應(yīng)體系中成功制備出二維大尺寸鐵摻雜二氧化鈦納米薄膜。研究了紫外光和可見光下Fe

2、3+/TiO2納米薄膜在液相反應(yīng)體系對甲基橙溶液(MO)的光催化降解過程,以及紫外光照射下在氣相反應(yīng)體系中對苯的光催化降解反應(yīng),探討了Fe3+摻雜對TiO2的光催化活性的影響。論文的主要研究進(jìn)展如下：1)以石英玻璃片為基底(100*20*3mm),以-SH為外側(cè)功能團(tuán)的SAMs為模板,并以Fe(NO3)3-9H2O作為摻雜劑,采用自組裝技術(shù)成功制備出致密的二維大尺寸Fe3+/TiO2薄膜,其晶相主要為納米晶金紅石相。改變反應(yīng)條件,TiO2薄膜中金紅石型和銳鈦礦型晶.【英文摘要】Appeared in the late 80s in 20th century,nano-TiO2 has been

3、 paid more and more attention in the fields of water treatment,sterilization and environmental protection because of its unique optical and electronic properties.Otherwise, as photocatalytic materials, TiO2 has its own defects,such as its low utilization of solar.So that the photocatalytic propertie

4、s is affected. To enhance the photocatalytic activity of TiO2 and make effective use of sun light,the sorts of modified methods have been studied.Tw.【關(guān)鍵詞】TiO_2薄膜 摻雜鐵 自組裝 光催化 甲基橙 苯【英文關(guān)鍵詞】nano-TiO_2 thin films iron-dope SAMs photocatalysis methyl orange beneze【目錄】Fe(3+)摻雜二氧化鈦薄膜的自組裝制備及其光催化性能研究摘要4-6Abst

5、ract6-7第1章 緒論11-281.1 引言11-121.2 納米TiO_2的研究概況12-191.2.1 TiO_2半導(dǎo)體的電子結(jié)構(gòu)12-141.2.2 TiO_2納米粒子的性質(zhì)14-151.2.3 納米TiO_2的應(yīng)用15-171.2.4 TiO_2光催化作用17-191.3 納米TiO_2薄膜的研究現(xiàn)狀19-221.3.1 光催化劑的負(fù)載化19-201.3.2 納米TiO_2薄膜的制備20-221.3.3 納米TiO_2薄膜的分析和表征221.4 納米TiO2的改性技術(shù)22-261.4.1 Fe(3+)離子摻雜23-251.4.2 Fe(3+)摻雜機(jī)理25-261.5 自組裝方法簡介

6、26-271.6 本課題的研究目的、意義和研究內(nèi)容27-281.6.1 課題研究的目的和意義271.6.2 本課題的研究內(nèi)容27-28第2章 Fe(3+)摻雜TiO_2光催化劑薄膜的制備及表征28-402.1 試劑282.2 光催化劑制備所用設(shè)備與方法28-302.2.1 實(shí)驗(yàn)所使用設(shè)備28-292.2.2 光催化劑制備方法29-302.3 分析儀器與表征方法30-382.3.1 Fe(3+)/TiO_2薄膜光催化劑樣品的電鏡表征31-332.3.2 Fe(3+)/TiO_2薄膜光催化劑XRD分析332.3.3 Fe(3+)/TiO_2薄膜光催化劑紅外光譜分析33-342.3.4 Fe(3+)

7、/TiO_2薄膜光催化劑拉曼光譜分析34-352.3.5 Fe(3+)/TiO_2薄膜光催化劑紫外-可見吸收光譜分析352.3.6 不同條件制備的Fe(3+)/TiO_2薄膜光催化劑拉曼光譜分析35-372.3.7 不同條件制備的Fe(3+)/TiO_2薄膜光催化劑熒光發(fā)射光譜分析37-382.4 結(jié)果討論38-392.5 本章小結(jié)39-40第3章 液相體系Fe(3+)/TiO_2薄膜光催化降解甲基橙實(shí)驗(yàn)研究40-523.1 儀器與試劑40-413.1.1 主要儀器40-413.1.2 主要試劑413.2 實(shí)驗(yàn)方法41-423.3 實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析42-503.3.1 甲基橙溶液標(biāo)準(zhǔn)曲線的繪制43

8、-443.3.2 Fe(3+)摻雜量對納米TiO_2光催化活性的影響44-453.3.3 光照時(shí)間對催化劑降解甲基橙效率的影響45-463.3.4 甲基橙起始濃度對光催化效果的影響46-473.3.5 熱處理對樣品光催化活性的影響473.3.6 不同制備條件的光催化劑對甲基橙光催化效果的比較47-483.3.7 光催化降解甲基橙殘液的紅外光譜分析48-503.4 結(jié)果討論50-513.5 本章小結(jié)51-52第4章 氣相體系Fe(3+)摻雜TiO_2光催化降解苯實(shí)驗(yàn)研究52-584.1 實(shí)驗(yàn)儀器與試劑53-554.2 實(shí)驗(yàn)和檢測方法554.3 結(jié)果與討論55-574.3.1 苯的相對濃度與反應(yīng)時(shí)間的關(guān)系55-564.3.2 CO_2的增加量與反應(yīng)時(shí)間的關(guān)系56-574.4 本章小結(jié)57-58第5章 Fe(3+)/TiO_2薄膜光催化活性及機(jī)理探討58-695.1 晶型的影