協(xié)N雙摻雜納米TiO2缺陷控制研究.pdf

1、晶體材料的電、磁、聲、光、熱和力學(xué)性能，都具有結(jié)構(gòu)敏感性。制備方法和晶體的缺陷都能夠影響晶體的結(jié)構(gòu)。
　　 納米TiO2制備的合成方法仍然采用的是傳統(tǒng)的氣相或液相為主的制備方法，難以在此基礎(chǔ)上取得突破；在應(yīng)用領(lǐng)域，一是由于二氧化鈦的禁帶較寬(Eg=3.2eV)，只能響應(yīng)波長在387.5nm以下的紫外光（約占太陽能8％），而太陽光譜中占絕大多數(shù)的可見光(能量約占45%)則未能被有效利用；二是納米Tio2的光生電子和空穴容易復(fù)合，導(dǎo)

2、致光量子效率很低。
　　 針對以上的問題，本文構(gòu)建了氣掖（L-g）反應(yīng)界面，即水分子以氣相狀態(tài)與液相鈦酸丁酯發(fā)生氣液水解反應(yīng)，通過控制水分子的搭載量來控制徽區(qū)域膠核的形核濃度，從而減少聚集。該方法既有氣相法高分散的優(yōu)點，也有液相的易收集和可控性強的優(yōu)點。提出了氣相輸運法制備了不同的元素摻雜和不同形貌的納米TiO2，研究了制備過程中各因素的影響作用和不同形貌的TiO2成型機理。通過光電子能譜(XPS)、X射線衍射(XRD)、電子順

3、磁共振(ESR)、熒光(PL)對樣品缺陷進行了表征，在此基礎(chǔ)上考察了納米粉體的光催化及熱催化性能，實現(xiàn)了對復(fù)合缺陷影響晶體材料性能的評估。
　　 主要研究工作及成果如下：
　　 (1)設(shè)計正交試驗研究了各因素對實驗的影響，得到在常溫的20℃、鼓氣速率為200L/h和攪拌速率為350r·m-1作為最佳的反應(yīng)條件進行反應(yīng)；研究了團聚控制機理和本實驗對團聚的控制。
　　 (2)用旋轉(zhuǎn)氣相輸運法制備了棒狀C、N共摻雜的T

4、iO2，XRD和SEM測試結(jié)果表明樣晶為納米棒，納米棒為晶粒在一維方向上的堆積而成，棒的直徑為50nm左右；XPS和ESR測試結(jié)果表明C和N進入了TiO2晶格，摻雜增加了TiO2晶體的缺陷濃度；光催化測試結(jié)果顯示摻雜的棒狀納米氧化鈦的光催化效率增加。
　　 (3)用氣相輸運法制備了C、N共摻雜的TiO2，XRD和TEM測試結(jié)果表明，樣品的晶相完整、分散性好、粒徑約在10-50nm;XPS測試結(jié)果表明C和N進入了TiO2晶格，摻雜

5、增加了TiO2晶體的缺陷濃度：光催化和PL測試表明，摻雜增加了光催化活性，提高了光催化降解亞甲基藍的效率，降低了熒光性能，樣品在400℃煅燒條件下，可見光催化效果最好，可見光照射3h，能使皿甲基藍的降解率達到95%;同時熱催化AP的分解活性最高，能使AP的高溫分解溫度降低25℃。
　　 (4)用氣相輸運法制備前軀體經(jīng)過研磨制得了N、Sn共摻雜的TiO2，XRD和SEM測試表明為納米顆粒，且尺寸較小，分布比較均勻；XPS測試結(jié)果表