TiO_2薄膜论文：Fe(3+)掺杂二氧化钛薄膜的自组装制备及其光催化性能研究

1、TiO_2薄膜论文：Fe(3+)掺杂二氧化钛薄膜的自组装制备及其光催化性能研究【中文摘要】纳米Ti02问世于80年代后期,它独特的光学性能及电性能使其在催化领域及光电电池方面显示出巨大的潜力,尤其在废水处理、杀菌、环保等方面有着广阔的应用前景。然而,作为光催化材料二氧化钛的主要缺陷是对太阳能利用率低,光催化性能受到限制。为了提高TiO2的光催化活性及有效利用太阳能,人们尝试用多种方法对其进行改性处理,以提高太阳光光催化效率。本文以石英玻璃片为基底,以自组装单层为模板,采用四氯化钛为钛源,并以硝酸铁为掺杂剂于低温液相反应体系中成功制备出二维大尺寸铁掺杂二氧化钛纳米薄膜。研究了紫外光和可见光下Fe

2、3+/TiO2纳米薄膜在液相反应体系对甲基橙溶液(MO)的光催化降解过程,以及紫外光照射下在气相反应体系中对苯的光催化降解反应,探讨了Fe3+掺杂对TiO2的光催化活性的影响。论文的主要研究进展如下：1)以石英玻璃片为基底(100*20*3mm),以-SH为外侧功能团的SAMs为模板,并以Fe(NO3)3-9H2O作为掺杂剂,采用自组装技术成功制备出致密的二维大尺寸Fe3+/TiO2薄膜,其晶相主要为纳米晶金红石相。改变反应条件,TiO2薄膜中金红石型和锐钛矿型晶.【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.【关键词】TiO_2薄膜 掺杂铁 自组装 光催化 甲基橙 苯【英文关键词】nano-TiO_2 thin films iron-dope SAMs photocatalysis methyl orange beneze【目录】Fe(3+)掺杂二氧化钛薄膜的自组装制备及其光催化性能研究摘要4-6Abst

5、ract6-7第1章 绪论11-281.1 引言11-121.2 纳米TiO_2的研究概况12-191.2.1 TiO_2半导体的电子结构12-141.2.2 TiO_2纳米粒子的性质14-151.2.3 纳米TiO_2的应用15-171.2.4 TiO_2光催化作用17-191.3 纳米TiO_2薄膜的研究现状19-221.3.1 光催化剂的负载化19-201.3.2 纳米TiO_2薄膜的制备20-221.3.3 纳米TiO_2薄膜的分析和表征221.4 纳米TiO2的改性技术22-261.4.1 Fe(3+)离子掺杂23-251.4.2 Fe(3+)掺杂机理25-261.5 自组装方法简介

6、26-271.6 本课题的研究目的、意义和研究内容27-281.6.1 课题研究的目的和意义271.6.2 本课题的研究内容27-28第2章 Fe(3+)掺杂TiO_2光催化剂薄膜的制备及表征28-402.1 试剂282.2 光催化剂制备所用设备与方法28-302.2.1 实验所使用设备28-292.2.2 光催化剂制备方法29-302.3 分析仪器与表征方法30-382.3.1 Fe(3+)/TiO_2薄膜光催化剂样品的电镜表征31-332.3.2 Fe(3+)/TiO_2薄膜光催化剂XRD分析332.3.3 Fe(3+)/TiO_2薄膜光催化剂红外光谱分析33-342.3.4 Fe(3+)

7、/TiO_2薄膜光催化剂拉曼光谱分析34-352.3.5 Fe(3+)/TiO_2薄膜光催化剂紫外-可见吸收光谱分析352.3.6 不同条件制备的Fe(3+)/TiO_2薄膜光催化剂拉曼光谱分析35-372.3.7 不同条件制备的Fe(3+)/TiO_2薄膜光催化剂荧光发射光谱分析37-382.4 结果讨论38-392.5 本章小结39-40第3章 液相体系Fe(3+)/TiO_2薄膜光催化降解甲基橙实验研究40-523.1 仪器与试剂40-413.1.1 主要仪器40-413.1.2 主要试剂413.2 实验方法41-423.3 实验结果分析42-503.3.1 甲基橙溶液标准曲线的绘制43

8、-443.3.2 Fe(3+)掺杂量对纳米TiO_2光催化活性的影响44-453.3.3 光照时间对催化剂降解甲基橙效率的影响45-463.3.4 甲基橙起始浓度对光催化效果的影响46-473.3.5 热处理对样品光催化活性的影响473.3.6 不同制备条件的光催化剂对甲基橙光催化效果的比较47-483.3.7 光催化降解甲基橙残液的红外光谱分析48-503.4 结果讨论50-513.5 本章小结51-52第4章 气相体系Fe(3+)掺杂TiO_2光催化降解苯实验研究52-584.1 实验仪器与试剂53-554.2 实验和检测方法554.3 结果与讨论55-574.3.1 苯的相对浓度与反应时间的关系55-564.3.2 CO_2的增加量与反应时间的关系56-574.4 本章小结57-58第5章 Fe(3+)/TiO_2薄膜光催化活性及机理探讨58-695.1 晶型的影