N掺杂TiO2

金属掺杂TiO2催化

金属掺杂的方式有三种，

(1)金属原子取代 TiO2中的钛原子。 (2)金属氧化物堆积在 TiO2晶粒周围。 (3)金属原子沉积在 TiO2的表面。

掺杂用的金属一般有过渡金属、贵金属及稀土金属。掺杂后的 TiO2光催化性能、光电性都有改变。

类型1：过渡金属掺杂 TiO2

掺杂原理：过渡金属大多呈现多种价态，其中 d 轨道电子的存在会对 TiO2的光催化活性产生影响。过渡金属离子的掺杂主要产生以下 3 种作用：(1)金属离子掺杂后,若是取代Ti4+的位置，便会在TiO2禁带中引人新的杂质能级,从而使其禁带宽度相对变窄， 使 TiO2的吸收波长向可见光区拓展；(2) 若是金属离子堆积在TiO2晶粒表面，则激发半导体产生电子和空穴；(3) 掺杂的金属离子若是沉积在TiO2表面，金属离子和其少量的氧化物则成为电子和空穴的浅势捕陷阱有效抑制光生电子和空穴的复合。（4）光生电子-空穴对所带电荷较强,难以通过表面电荷区进入到溶液中进行反应,要求反应物预先吸附在催化剂表面,因而通过过渡金属掺杂,改善其对反应物的吸附性能也是光催化性能增强的原因之一。

影响因素：TiO2中掺杂不同的金属离子,引起的变化是不

综述掺杂改性纳米TiO2光催化性能的方法

摘 要：二氧化钛作为一种光催化材料，在净化污染和保护环境方面被认为是

最有潜力的一种材料。其光催化性能已得到了广泛的研究，目前已经在光电性能和光催化净化环境方面开发了很多实际的应用。而通过对二氧化钛纳米颗粒进行金属掺杂改性和非金属掺杂改性可以提高二氧化钛的光催化性能，使其满足现代生活中各种不同的需求。

关键词：二氧化钛 光催化 掺杂

Abstract：As a promising photocatalyst, TiO2 materials are expected to play

an important role in helping solve some serious environmental and pollution problems. Enormous efforts have been devoted to the research of TiO2

material, which have led to many promising applications in areas photovoltaics and photocatalysis. By the modification

综述掺杂改性纳米TiO2光催化性能的方法

摘 要：二氧化钛作为一种光催化材料，在净化污染和保护环境方面被认为是

最有潜力的一种材料。其光催化性能已得到了广泛的研究，目前已经在光电性能和光催化净化环境方面开发了很多实际的应用。而通过对二氧化钛纳米颗粒进行金属掺杂改性和非金属掺杂改性可以提高二氧化钛的光催化性能，使其满足现代生活中各种不同的需求。

关键词：二氧化钛 光催化 掺杂

Abstract：As a promising photocatalyst, TiO2 materials are expected to play

an important role in helping solve some serious environmental and pollution problems. Enormous efforts have been devoted to the research of TiO2

material, which have led to many promising applications in areas photovoltaics and photocatalysis. By the modification

沈阳理工大学学士学位论文

摘 要

为了提高TiO2半导体的光催化性能，制备高质量的稀土离子掺杂的新型TiO2半导体薄膜，研究稀土离子的不同掺杂量对TiO2发光性能的影响。采用PLD法，用Excel准分子激光器在Si（001）基片上制备了Ho3+ (0.5at %、1at%）掺杂的TiO2薄膜，分别用SEM、XRD、PL谱、紫外吸收谱对样品进行表征。X射线衍射图谱显示薄膜呈现单相的锐钛矿结构。扫描电镜照片显示薄膜晶粒分布均匀呈球形，直径大约在20 nm。随着Ho3+掺入量的增加，薄膜在395 nm，449 nm和465 nm处的发光峰的强度逐渐增强，且与TiO2 和Ho3+ (0.5at%）薄膜相比，Ho3+ (1at%）薄膜的荧光光谱在483 nm到492 nm的范围内出现新的发光峰，紫外吸收峰也从370 nm 红移至390 nm。这是由于Ho3+的掺杂降低了光生电子与空穴的复合率，增强了薄膜的发光峰强度，导致了Ho3+ (1at%）掺杂的TiO2薄膜的较好的发光性能。

关键词: PLD；TiO2薄膜；Ho3+掺杂；紫外吸收

I

沈阳理工大学学士学位论文

Abstract

In order to improve the photo cata

沈阳理工大学学士学位论文

摘 要

为了提高TiO2半导体的光催化性能，制备高质量的稀土离子掺杂的新型TiO2半导体薄膜，研究稀土离子的不同掺杂量对TiO2发光性能的影响。采用PLD法，用Excel准分子激光器在Si（001）基片上制备了Ho3+ (0.5at %、1at%）掺杂的TiO2薄膜，分别用SEM、XRD、PL谱、紫外吸收谱对样品进行表征。X射线衍射图谱显示薄膜呈现单相的锐钛矿结构。扫描电镜照片显示薄膜晶粒分布均匀呈球形，直径大约在20 nm。随着Ho3+掺入量的增加，薄膜在395 nm，449 nm和465 nm处的发光峰的强度逐渐增强，且与TiO2 和Ho3+ (0.5at%）薄膜相比，Ho3+ (1at%）薄膜的荧光光谱在483 nm到492 nm的范围内出现新的发光峰，紫外吸收峰也从370 nm 红移至390 nm。这是由于Ho3+的掺杂降低了光生电子与空穴的复合率，增强了薄膜的发光峰强度，导致了Ho3+ (1at%）掺杂的TiO2薄膜的较好的发光性能。

关键词: PLD；TiO2薄膜；Ho3+掺杂；紫外吸收

I

沈阳理工大学学士学位论文

Abstract

In order to improve the photo cata

氧化锌、磷钨酸

掺杂纳米TiO2薄膜的制备及光催化性能

目录

摘要 ............................................................................................................................ I Abstract ...................................................................................................................... I I 引言 ......................................................................................................................... III 第1章文献综述.. (4)

1.1 半导体光催化反应原理 (4)

1.1.1 光催化反应原理 (4)

1.1.2 光催化反应活性物质 (5)

1.2纳米TiO2半导体的结构与合成方法 (5)

1.2.1 TiO2的晶型结构 (5)

WORD格式整理

TiO2光催化原理及应用

一.前言

在世界人口持续增加以及广泛工业化的过程中，饮用水源的污染问题日趋严重。根据世界卫生组织的估计，地球上 22% 的居民日常生活中的饮用水不符合世界卫生组织建议的饮用水标准。长期摄入不干净饮用水将会对人的身体健康造成严重危害 , 世界范围内每年大概有 200 万人由于水传播疾病死亡。水中的污 染物呈现出多样化的趋势，常见的污染物包括有毒重金属、自然毒素、药物、有机污染物等。常规的饮用水净化技术有氯气、臭氧和紫外线消毒以及过滤、吸附、静置等，但是这些方法对新生的污物往往不是非常有效，并且可能导致二次污染。包括我国在内世界范围内广泛应用的氯气消毒法，可能在水中生成对人类健康有害的高氯酸盐。臭氧消毒是比较安全的消毒方法，但是所需设备昂贵；而紫外线消毒法需要能源支持，并且日常的维护都需要专业的技术人员；吸附法一般需要消耗大量的吸附剂，使用过的吸附剂一般需要额外的处理。这些缺点限制了它们的应用范围，迫切需要发展一种高效、绿色、简单的净化水技术。

自然界中，植物、藻类和某些细菌能在太阳光的照射下，利用光合色素将二氧化

Ti 2p轨道和O 1s轨道的XPS谱图用于表征TiO2主体及掺杂的Fe原子与主体TiO2间的化学相互作用，具体数据见表2-5。其中，由Ti 2p轨道（图3-9B）的XPS谱图可以看到，{001}-0.1t-AHSs和{001}-AHSs于结合能458.9 eV和464.6 eV处出现了Ti 2p3/2和Ti 2p1/2轨道的特征峰，证明Ti4+存在。O 1s轨道（图2-10C）的XPS谱图在结合能529.5 eV处出现了带有一个肩峰的强峰，归属于O-Ti晶格O2-和羟基氧[94]。然而，纯{001}-AHSs和{001}-0.1t-AHSs的XPS谱图相比，{001}-0.2t-AHSs的Ti 2p和O 1s轨道分别向低结合能偏移了0.27 eV和0.11 eV，这种偏移归因于表面富集Fe元素对相邻Ti，O原子周围的电荷密度的影响[94]。

表2-5 {001}-0.1t-AHSs, {001}-0.2t-AHSs和{001}-AHSs催化剂的XPS数据 Table 2-5 XPS Data of {001}-0.1t-AHSs, {001}-0.2t-AHSs and {001}-AHSs

催化剂 {001}-0.1t-AHSs {001

1.实验整体方案

（1）钛酸丁酯 6.80ml 无水乙醇 11.30ml 5.00ml无水乙酸 混合30min 然后逐滴滴加1.10ml二次水 3.00ml无水乙酸 7.3ml无水乙醇的混合液，继续搅拌30min 然后陈化数小时，然后在50度烘箱慢慢从凝胶到固体，进马弗炉550灼烧 结果：得黑白相间物质

（2）溶胶陈化12h后得到凝胶，凝胶放在干燥箱里100度干燥5h，然后简单磨了磨，放在炉子里，250度脱胶1h，接着升温到400度保温4h。

（3）在一圆底小烧瓶中加入20ml水，滴5滴硝酸（此时ph大概为1.5），60摄氏度水浴，磁力搅拌；取1g钛酸丁酯溶解在5ml乙醇中，逐渐滴加到烧瓶中，3h后反应结束，做粒径检测。

结果：通过动态光散射或者子力显微镜发现平均粒径在15nm~20nm

（4）Mesoporous TiO2 was synthesized as follows: 4.4mL (0.015 mol) of titanium tetraisopropoxide (TTIP; Junsei98%) was added to 100 mL of ethanol (J.T. Baker, 99.9%)containing 0.4 mL

利用离子辅助沉积工艺在玻璃基板上制备了纳米TiO2薄膜,考察了离子源电压和电流的变化对TiO2薄膜晶体结构、光催化活性和光学等特性的影响.结果表明,离子辅助沉积法制备的TiO2薄膜具有好的锐钛矿型晶体结构和高的光催化活性,其晶粒尺寸随着离子源能量的增大而减小.在离子源电压和电流为600V和1200mA时所制备的TiO2薄膜具有最好的光催化活性,对亚甲基蓝水溶液的降解率达到了92.3%.

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材料导报2008年5月第22卷专辑X

离子辅助沉积法制备纳米Ti02光催化薄膜

王永杰，付勇，李智超，杨宏杰，王统领

(利达光电股份有限公司，南阳473000)

摘要

利用离子辅助沉积工艺在玻璃基板上制备了纳米Ti02薄膜，考察了离子源电压和电流的变化对TiOz

薄膜晶体结构、光催化活性和光学等特性的影响。结果表明，离子辅助沉积法制备的TiQ薄膜具有好的锐钛矿型晶

体结构和高的光催化活性，其晶粒尺寸随着离子源能量的增大而减小。在离子源电压和电流为600V和1200mA时所制备的Ti()2薄膜具有最好的光催化活性，对亚甲基蓝水溶液的降解率达到了92．3％。

关键词

离子辅助沉积(1AD)Ti02锐钛矿光催化

anoPreparationofNTi02sbyIonAssistedD