摘要

　　納米二氧化鈦的光催化性質(zhì)主要是由于納米級的二氧化鈦粒徑小，表面原子多，因此光吸收效率高，從而增大了表面光生載流子的濃度。由于納米二氧化鈦的氧化還原電位也發(fā)生變化，由光激發(fā)而產(chǎn)生的價帶空穴具有更正的電位，因而氧化還原能力增加。我們通過用金屬離子摻雜方法來提高二氧化鈦材料的光催化活性。實驗制備的樣品采用XRD與紫外可見吸收光譜進(jìn)行分析。結(jié)果表明，Zn-Mn-Fe摻雜二氧化鈦納米粉體隨著退火溫度的升高以及元素?fù)诫s量的增加而結(jié)晶性變好。在700℃，1.5h的退火時間下，銳鈦礦的結(jié)晶性最好。此溫度下隨著退火時間的延長，金紅石型的半峰寬開始降低，銳鈦礦型半峰寬開始增大，說明700℃是體系的相變溫度。經(jīng)UV-Vis分析，樣品波長向短波長移動，禁帶寬度增加但仍然屬于半導(dǎo)體材料的范圍。

關(guān)鍵詞：溶膠-凝膠法；二氧化鈦；納米粉體；摻雜；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    錄

1 緒論 1

1.1 粒子電極的發(fā)展概況 2

1.1.1 二氧化鈦的制備 3

1.1.2 納米二氧化鈦的特性 4

1.1.3 二氧化鈦的功能及用途 5

2 樣品表征方法及原理 7

2.1 X射線衍射 7

2.1.1 XRD的特點 7

2.1.2 XRD的原理 7

2.2 紫外可見吸收 8

2.2.1 紫外可見吸收光譜法原理 8

2.2.2 紫外可見吸收光譜的特點 8

2.3 比表面積的測定BET 9

2.4 掃描電鏡和透射電鏡 9

2.4.1 掃描電鏡 9

2.4.2 透射電鏡 9

2.5 X射線電子能譜(XPS) 10

2.6 伏安曲線 10

3 使用的藥品儀器以及實驗步驟 11

3.1 實驗用藥品 11

3.2實驗器材 11

3.3實驗步驟 11

4.結(jié)果討論 13

4.1 X射線衍射圖 13

4.1.1不同溫度對粉體的影響 13

4.1.2退火時間對粉體的影響 15

4.1.3元素的摻雜量對粉體的影響 17

4.2 紫外吸收光譜圖 18

4.2.1 UV-Vis分析樣片的制作 18

5 總結(jié)和展望 20

致謝 21

參考文獻(xiàn) 22