锌锰铁掺杂二氧化钛纳米粉体的制备及性能研究.rar

摘要

　　纳米二氧化钛的光催化性质主要是由于纳米级的二氧化钛粒径小，表面原子多，因此光吸收效率高，从而增大了表面光生载流子的浓度。由于纳米二氧化钛的氧化还原电位也发生变化，由光激发而产生的价带空穴具有更正的电位，因而氧化还原能力增加。我们通过用金属离子掺杂方法来提高二氧化钛材料的光催化活性。实验制备的样品采用XRD与紫外可见吸收光谱进行分析。结果表明，Zn-Mn-Fe掺杂二氧化钛纳米粉体随着退火温度的升高以及元素掺杂量的增加而结晶性变好。在700℃，1.5h的退火时间下，锐钛矿的结晶性最好。此温度下随着退火时间的延长，金红石型的半峰宽开始降低，锐钛矿型半峰宽开始增大，说明700℃是体系的相变温度。经UV-Vis分析，样品波长向短波长移动，禁带宽度增加但仍然属于半导体材料的范围。

关键词：溶胶-凝胶法；二氧化钛；纳米粉体；掺杂；光催化；

　　

Abstract

　　Nano titanium dioxide photo catalytic properties mainly due to the reason that Nanoscale titanium dioxide particle size is small and multi-surface atoms .So light absorption is much more efficiencal.Thereby the surface photo-carrier concentration is increasing.Redox potential of nano titanium dioxide also changed while Generated by the excitation of valence band holes with the correct potential , thus the redox increase. We use the metal ion doping methods to improve the photo catalytic activity of titanium dioxide. The prepared samples with spectral analysis shows that Zn-Mn-Fe doped titanium dioxide nanoparticles is in the better crystallinity as the increase of the annealing temperature and doping elements. We can get the best crystalline anatase with 700 ℃, 1.5h of annealing time. As annealing time goes on, Crystal Redstone FWHM of rutile begins to decrease while the half peak width of anatase begins to increase.

　　Above all, 700 ℃ is the right system temperature of the phase transition. Through UV-Vis analysis we can see sample’s wavelength moves to the short wavelength and its band width goes wider. But it still belongs to the scope of semiconductor material.

Key words: sol-gel; titanium dioxide; nanopowders;doped; photo catalytic

　　

目    录

1 绪论 1

1.1 粒子电极的发展概况 2

1.1.1 二氧化钛的制备 3

1.1.2 纳米二氧化钛的特性 4

1.1.3 二氧化钛的功能及用途 5

2 样品表征方法及原理 7

2.1 X射线衍射 7

2.1.1 XRD的特点 7

2.1.2 XRD的原理 7

2.2 紫外可见吸收 8

2.2.1 紫外可见吸收光谱法原理 8

2.2.2 紫外可见吸收光谱的特点 8

2.3 比表面积的测定BET 9

2.4 扫描电镜和透射电镜 9

2.4.1 扫描电镜 9

2.4.2 透射电镜 9

2.5 X射线电子能谱(XPS) 10

2.6 伏安曲线 10

3 使用的药品仪器以及实验步骤 11

3.1 实验用药品 11

3.2实验器材 11

3.3实验步骤 11

4.结果讨论 13

4.1 X射线衍射图 13

4.1.1不同温度对粉体的影响 13

4.1.2退火时间对粉体的影响 15

4.1.3元素的掺杂量对粉体的影响 17

4.2 紫外吸收光谱图 18

4.2.1 UV-Vis分析样片的制作 18

5 总结和展望 20

致谢 21

参考文献 22