硅胶负载氮掺杂二氧化钛的制备及性能的研究

类型：□毕业设计说明书□毕业论文题目：氮掺杂二氧化钛纳米管的制备及光催化性能的研究目录摘要： ...................................................................................................... (1)Abstract (2)1前言 (3)1.1纳米材料光催化概述 (3)1.1.1纳米材料的基本性质 ........................................................................... .31.1.2光催化材料的简介及应用 ................................................................... .41.2 TiO2的相关介绍 (6)1.2.1 TiO2的结构1.2.2 TiO2的光催化机理1.2.3 TiO2光催化剂存在的问题 (7)1.3 N掺杂TiO2纳米管的制备 (9)1.3.1氮掺杂TiO2纳米管的制备方法 (9)1.4 N掺杂TiO2纳米管光催化性能研究 (10)1.4.1 N掺杂TiO2纳米管光催化机理 (10)1.4.2 N掺杂TiO2纳米管的物性特征 (11)2 实验部分 (12)2.1实验试剂与仪器 (12)2.2样品的制备 (13)2.2.1 N-TiO2纳米晶粒的制备 (13)42.2.2N-TiO2纳米管的制备 (14)2.3 样品的测试 (14)2.3.1 样品TEM表征 (14)2.3.2 样品XRD测试 (15)2.3.3样品的光催化活性测试..................................................................... .. (15)3 实验结果与分析 (15)3.1TEM图与分析 (16)3.2 XRD测试结果与分析 (17)参考文献: (18)·摘要二氧化钛在紫外光照射下具有优异的光催化性能，在废水处理、抗菌消毒、空气净化等方面都有着广泛应用。

N掺杂TiO2的制备与表征的开题报告引言：TiO2具有良好的光催化性能，广泛应用于环境污染治理、能源生产等领域。

N掺杂TiO2则在TiO2的基础上增强了其光催化性能，提高了电子传输效率，增加了可见光响应性能。

因此，N掺杂TiO2被认为是一种有前途的光催化材料。

本文将介绍N掺杂TiO2的制备和表征方法。

一、N掺杂TiO2的制备1. 溶胶-凝胶法溶胶-凝胶法是一种较为简单的制备N掺杂TiO2的方法。

其具体步骤如下：（1）将硝酸钛酸酯通过乙醇溶解，制成钛溶胶。

（2）加入适量的铵基氨、乙醇和水，制备出合适的钛酸铵水溶胶。

（3）按一定比例加入氨溶液，将氮元素引入钛酸铵水溶胶中。

（4）将上述混合液在高温下焙烧制备出N掺杂TiO2。

2. 气相沉积法气相沉积法是一种常用的高温制备N掺杂TiO2的方法。

其具体步骤如下：（1）将钛源和氮源放置在反应室中，并通过高温下的化学反应制备出N掺杂TiO2。

（2）通过调节反应条件来控制N掺杂TiO2的形貌和光催化性能。

二、N掺杂TiO2的表征1. X射线衍射（XRD）分析通过XRD分析可以得到N掺杂TiO2的晶体结构信息。

一般情况下，N掺杂会对TiO2的晶体结构造成一定的影响，因此可以利用XRD分析来判断其是否发生了晶体结构变化。

2. 透射电镜（TEM）分析通过TEM分析可以得到N掺杂TiO2的形貌和微结构信息。

由于光催化性能与形貌和微结构密切相关，因此TEM分析对于研究N掺杂TiO2光催化性能具有重要意义。

3. 紫外-可见吸收光谱（UV-Vis）分析通过UV-Vis分析可以得到N掺杂TiO2的吸收特性。

由于光催化剂的光吸收特性与光催化性能密切相关，因此UV-Vis分析对于研究光催化性能具有重要意义。

结论：N掺杂TiO2作为一种有前途的光催化材料，其制备和表征方法具有重要的研究意义。

采用溶胶-凝胶法和气相沉积法可以成功制备出N掺杂TiO2，而XRD、TEM和UV-Vis等分析方法则有助于对其光催化性能进行深入研究。

（ ０ ｔ／ ×ｌ ｏ Ａ 为溶液 的初始 吸光 Ａ Ａ ） Ａ ｏ ％， 度 ， 为溶 液光 照一 定时 间后 的吸光 度 。 Ａｔ
２结果 与讨论
程中涉及大 量的水和 有机物 ， 经济和环境 角 从 度考虑 ， 用于 实际生 产 中不大 可行 【 。 应 ９ Ｉ 液相沉 积法（Ｐ ） Ｌ Ｄ 是近年来在 湿法化学 中 发 展起来 的一种 新的 膜 负载方法 ｌ Ｉ ｌ 。用此 法 。 只需 在适 当的 反应液 中浸入基 片 ， 在基片上就 会沉 积出氧化物 或氢氧化 物的均一 致密薄 膜。 成 膜过程 不需要 昂贵 的设备 ， 操作 简单 ， 且 可 在各种形状和 各种材料 的基片上 成膜 ， 可以通
。
析。
关键词 ： 相沉 积法 二氧 化钛 液 中图分类号 ： Ｑ ２ ． Ｔ ４７７ 文献标识码 ： Ａ
文章编号 ： ６ ４ ０ ８ （ ｏ ８ ｏ （） ０ ２ — ２ １ ７ — ９ ｘ ２ ｏ ） ｌｃ一 ０ ０ ０
自 １ ７ 年 Ｈ ｎ ａ Ｆ ｊ ｈ ｍａ ｉ ， 从 ９２ ｏ ｄ 和 ｕｉ ｉ ａ ｓ 在Ｔ Ｏ 电极上 发现 了光解 水生 成 Ｈ， ０， 和 的现 象以 来， 半导 体光催化 氧化这项 技术就 在诸多领域 受到 了广 泛关注 。Ｔ Ｏ， ｉ 由于具 有物 理 化 学 性质稳定 ，光催化 活性高 、 对人 体无害等优 点 而被 公认 为是最 有应 用 和发 展前 景的 光催化 材料 ， 可广泛应 用于抗菌 、除臭 以及光催化 消 除和 降解 污染物 等方面 。 光 催化 技术 中光 催化 剂 的使 用主 要有 两 种形式 ： 直接 使用 Ｔ Ｏ， ｉ 粉体 的悬 浮相型 和将 Ｔ Ｏ 负载到载 体上的 负载 型。有 大量文献 报 ｉ， 道 。 目前大 规模使用 的光催化 剂为 Ｔ Ｏ ， 。 ｌ ， ｉ ，而 且大多采用 Ｔ Ｏ 的悬浮体 系 ， ｉ， 而这种体 系 易失活 、易凝聚 、且难 回收 ， 严重 限制 了悬浮 体 系在 废 水及 废 气 处理 方 面 的应 用 和发 展 。 因此 ， 催化剂 的固化就 成为光催化 技术 中不 光 得不解 决的一 个问题 法 是 溶 胶 凝胶法 ， 种方法 虽然有 一 系列优点 ， 这 但 是也有其 缺 点 ， 比如 说前 驱体成 本高 ， 制备 过

氮掺杂TiO2的制备及其光催化性能研究徐宝龙;王勇;朱旭辉;李剑平;钟玉荣【期刊名称】《中国粉体技术》【年(卷),期】2010(016)006【摘要】应用溶胶-凝胶法,以尿素和钛酸丁酯为原料制备前躯体,前躯体在500℃、焙烧3 h条件下制备不同浓度掺杂氮的TiO2纳米粉体.采用X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)、能谱分析(EDS)、紫外可见光谱(UV-Vis)等分析手段对样品的物相、形貌、成分和吸光性能进行表征,并且以亚甲基蓝溶液为模拟污染物在阳光下进行光催化实验.结果表明:样品主要为锐铁矿相二氧化钛及少量的金红石型二氧化钛,颗粒粒径小于300 nm,有一定程度的团聚,样品中含有质量分数分别为0、2.99%、6.23%、11.38%的氮元素,氯掺杂样品的光谱吸收边缘红移至400～470 nm.光催化实验表明:氮掺杂可以大大改善TiO2在可见光波段的光催化性能.【总页数】3页(P1-3)【作者】徐宝龙;王勇;朱旭辉;李剑平;钟玉荣【作者单位】烟台大学,光电信息科学技术学院,山东,烟台,264005;烟台大学,光电信息科学技术学院,山东,烟台,264005;烟台大学,光电信息科学技术学院,山东,烟台,264005;烟台大学,光电信息科学技术学院,山东,烟台,264005;烟台大学,光电信息科学技术学院,山东,烟台,264005【正文语种】中文【中图分类】TQ426.94【相关文献】1.具有可见光活性的氮掺杂TiO2光催化剂的制备及光催化性能 [J], 许士洪;苏晓锋;张云龙;李登新;上官文峰2.氮氟双掺杂TiO2纳米管的制备、表征和光催化性能研究——暑期科研训练实验实例 [J], 朱宝林;马露露;王雪;邱晓航3.氮掺杂TiO2光催化剂的制备及可见光催化性能研究 [J], 任凌;杨发达;张渊明;杨骏;李明玉4.硼氮共掺杂TiO2制备及光催化降解亚甲基蓝性能研究 [J], 葛金龙5.氮掺杂板钛矿TiO2的制备及光催化性能研究 [J], 林文丽;邹云玲;晏杲;董俊新;宋昕远;王萌萌;田振宇因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。

氮掺杂二氧化钛的制备及性能氮掺杂二氧化钛的制备及性能一、引言二氧化钛（TiO2）是一种具有广泛应用前景的重要半导体材料，其独特的光电性能使其成为光催化、光电器件等领域的研究热点。

然而，纯二氧化钛在可见光范围内的光催化活性较低，限制了其在环境净化、水分解、有机废水处理等方面的应用。

为了提高二氧化钛的光催化性能，研究者们进行了大量的尝试，其中掺杂是改善其可见光催化性能的有效方法之一。

掺杂是指在材料中加入一定量的其他元素，以改变其特性。

氮掺杂是指在二氧化钛晶体结构中加入氮元素，以减小其能带宽度，使其能带边缘能级向可见光区域转移，从而增强其可见光吸收能力和光催化活性。

二、氮掺杂二氧化钛的制备方法氮掺杂二氧化钛的制备方法主要包括溶液法、气相法和固相法三种。

1. 溶液法溶液法制备氮掺杂二氧化钛的过程相对简单，操作灵活性高。

常见的方法是先制备二氧化钛的前驱体，如氯化钛或硝酸钛，然后在含有氮源的溶液中进行水解和热处理。

2. 气相法气相法通常是利用化学气相沉积（CVD）技术，在二氧化钛表面沉积一层氮化钛薄膜。

该方法需要较高的温度和气氛控制，适用于制备薄膜和纳米颗粒。

3. 固相法固相法是指在二氧化钛晶体中加入氮元素，然后通过热处理使其结合形成氮掺杂二氧化钛。

该方法通常需要高温和较长的反应时间，但可以获得高度掺杂的材料。

三、氮掺杂二氧化钛的性能及应用1. 光催化性能氮掺杂二氧化钛在可见光区域具有更好的吸光性能，因此能够充分利用太阳光进行催化反应。

实验结果表明，掺杂量适宜时，氮掺杂二氧化钛的光催化活性明显提高，其在有机废水处理、空气净化和光电化学水分解等领域具有广泛应用前景。

2. 光电性能氮掺杂能够改变二氧化钛的电子结构，增强其导电性能。

因此，氮掺杂二氧化钛在光电器件中有很好的应用潜力，如太阳能电池、光电催化电池等。

3. 其他性能氮掺杂还可以改变二氧化钛的表面性质，如亲水性能、电化学性能等。

因此，氮掺杂二氧化钛还可以应用于自洁材料、电化学传感器等领域。

氮掺杂二氧化钛的制备及性能氮掺杂二氧化钛的制备及性能一、引言二氧化钛（TiO2）作为一种重要的半导体材料，具有良好的光催化性能和光电化学性能。

然而，纯TiO2的禁带宽度较大，仅能吸收紫外光，限制了其在可见光区域的应用。

因此，通过掺杂改性，尤其是氮掺杂，能有效地提高TiO2的可见光吸收能力，从而扩展其应用领域。

本文将详细讨论氮掺杂二氧化钛的制备方法及其性能。

二、制备方法1. 溶胶-凝胶法：通过溶胶-凝胶法制备氮掺杂二氧化钛是常见的方法之一。

首先将适量的钛酸四丁酯和氨水溶液混合，形成透明溶液。

随后，在搅拌条件下将溶液水热处理，使其形成凝胶。

最后，将凝胶进行干燥和煅烧处理，得到氮掺杂二氧化钛。

2. 气相沉积法：气相沉积法是另一种制备氮掺杂二氧化钛的方法。

该方法需要使用金属有机化合物和氨气作为原料气体。

首先，金属有机化合物和氨气在高温下反应，生成氮掺杂二氧化钛的前驱体。

然后，前驱体在低温条件下进行热解，得到氮掺杂二氧化钛薄膜。

三、性能研究1. 光催化性能：氮掺杂二氧化钛具有优异的光催化性能。

研究表明，在可见光照射下，氮掺杂二氧化钛能够有效分解有机污染物，如甲基橙、罗丹明B等。

由于氮掺杂引入了新的能级，提高了光生载流子的分离效率，从而提高了光催化活性。

2. 光电化学性能：氮掺杂二氧化钛可用于制备高效的光电化学电池。

研究发现，经过氮掺杂的二氧化钛在阳极材料中应用于染料敏化太阳能电池，其光电转换效率明显提高。

氮掺杂引入的能级有利于电子的传输和被捕获，从而增强了光电流的产生。

3. 可见光吸收能力：纯TiO2只能吸收紫外光，因此其在可见光区域的利用率较低。

通过氮掺杂，TiO2的禁带宽度缩小，能够吸收可见光，从而提高了材料在可见光区域的利用效率。

四、应用展望氮掺杂二氧化钛具有广泛的应用前景。

一方面，其在环境领域中可以应用于水处理、空气净化等方面；另一方面，其在能源领域中可以用于制备高效光电化学电池、染料敏化太阳能电池等。

Ａ ｂ ｔｒ ｒ ｐ ｒｄ ｂ ｓｎ ｈ ｏ－ ｅ ｒ ｃｓ ｔ ｏ ． ｅｓ ｍｐｅ ｒ ｈ ｒｃ ｄ ｐ ｄＴｉ ｏ ｅ ｓａ ｅｐ ｅ ａ ｅ ｙｕ ｉｇ ｔ ｅｓ ｌ ｌｐｏ ｅｓｍｅｈ ｄ Ｔｈ ａ ｌｓａｅｃ ａａ — ｇ
国 Ｂ（Ｉ Ｄ公 司） ＵＶ ２０ Ｐ 型紫 ＃ ／ 见 光分 光 光 度 计 （ Ｉ ＲＡ ） ； －４ １ Ｃ ｂ可 日
本 Ｓ ｉ ｄｕ公司）Ｊ ２ Ｎ可见分光光度计 （ ｈｍａｚ ；Ｈ７ ２ 上海菁华科 技仪
器 有 限 公 司 ） － 。
化功能 。从此 光催化技术在治理空气污染和水质净化方面显示
光 催 化 研 究 的 新 领 域 。 １８ ９ ３年 Ｐ ｕｅ ｒｄｎ和 Ｏｌｓ ］ 现 Ｔ０２ ｌ［发 ｉ ｉ 敏 化 体 系 中 卤化 有 机 物 （ 三 氯 乙 烯 、 氯 甲烷 等 ） 如 二 的光 致 矿 化 现 象 后 ， 们 清 楚 地 认 识 到 了半 导 体 光 催 化 剂 对 有 机 污 染 物 的矿 人
Ｒ ）盐 酸 胍 （ Ｒ ） 、 久 ．。
仪器 ： 一Ａ多 头磁 力加 热 搅拌 器 ； 催 化反 应 装置 （ ＨＪ６ 光 自 制） Ｓ Ｊ －—３ ； Ｒ Ｘ ４１ 高温 箱式 电阻炉 （ 阳市电炉 厂） Ｄ ｍａ －Ｂ 沈 ； ／ ｘ３ Ｘ 型 Ｘ射线衍射仪 （ 日本理 学公司） Ｆ －０型 Ｆ － ； ＴＳ４ ＴＩ Ｒ光谱仪 （ 美
Ｋｅ ｙ ｗｏｒ ｓ ｄ
ｎｔｏ ｅ ｏ ｉｇ ｉ ｇ ｎ ｄ ｐｎ ，Ｔｉ ，ｐ ｏｏ ａａｙ ｉ，ｖｓｂｅｌ ｈ—ｅ ｐ ｎ ｉｇ ｒ ０２ ｈ ｔｃ ｔｌｔ ｃ ｉｉｌ ｉ ｔｒｓ ｏ ｄｎ ｇ
０ 引言
１７ ９２年 Ｈｏ ｄ－ ｕｉ ｉ 效应［ 的发现开创 了纳米半导体 ｎ ａＦ ｊ ｈ ｓ ｍａ １ ］

《负载型TiO2纳米催化材料的制备与催化性能的研究》篇一一、引言随着现代工业的快速发展，环境污染问题日益严重，因此，寻找高效、环保的催化剂成为了科研领域的重要课题。

其中，负载型TiO2纳米催化材料因其具有优异的催化性能和良好的稳定性，在光催化、电催化等领域得到了广泛的应用。

本文旨在研究负载型TiO2纳米催化材料的制备方法及其催化性能，为实际应用提供理论依据。

二、负载型TiO2纳米催化材料的制备1. 材料选择与准备制备负载型TiO2纳米催化材料需要的主要原料为钛源（如钛酸四丁酯）和载体（如硅胶、氧化铝等）。

此外，还需准备溶剂、表面活性剂等辅助材料。

2. 制备方法本文采用溶胶-凝胶法结合浸渍法来制备负载型TiO2纳米催化材料。

具体步骤如下：（1）将钛源溶于溶剂中，加入表面活性剂，制备出均匀的钛源溶液；（2）将载体浸入钛源溶液中，使钛源均匀地负载在载体上；（3）将负载后的载体进行干燥、煅烧等处理，得到负载型TiO2纳米催化材料。

三、催化性能研究1. 实验方法为了研究负载型TiO2纳米催化材料的催化性能，我们采用光催化降解有机污染物作为实验方法。

具体地，我们选择了甲基橙作为目标降解物，通过测定降解前后的吸光度来评价催化剂的活性。

2. 结果与讨论（1）催化剂的表征通过XRD、SEM、TEM等手段对制备得到的负载型TiO2纳米催化材料进行表征。

结果表明，催化剂具有较高的结晶度和良好的分散性。

（2）催化剂的活性评价在光催化降解甲基橙的实验中，我们发现负载型TiO2纳米催化材料具有较高的催化活性。

在相同条件下，与商业P25相比，我们的催化剂在较短的时间内实现了更高的降解率。

这表明我们的催化剂具有优异的催化性能。

（3）催化剂的稳定性测试为了研究催化剂的稳定性，我们进行了多次循环实验。

结果表明，负载型TiO2纳米催化材料具有良好的稳定性，经过多次循环使用后，其催化活性没有明显降低。

这表明我们的催化剂具有较长的使用寿命。

氮掺杂二氧化钛的制备及性能周存1，马悦2（1.天津工业大学天津市纺织纤维界面处理技术工程中心，天津300270；2.天津工业大学环境科学与工程学院，天津300387）Preparation and properties of nitrogen doped titanium dioxideZHOU Cun 1，MA Yue 2（1.Tianjin Textile Fiber Interface Technology Engineering Center ，Tianjin Polytechnic University ，Tianjin 300270，China ；2.School of Environmental Science and Engineering ，Tianjin Polytechnic University ，Tianjin 300387，China ）Abstract ：In order to solve the problem of wastewater degradation袁N-TiO 2was prepared by sol-gel method with anhydrousethanol as solvent袁butyl titanate as titanium source and ammonia as nitrogen source袁and PET/N-TiO 2nano-hy鄄brid fiber membrane was prepared by electrospinning to solve the difficulty in recovering N-TiO 2power in water.The photocatalytic activity and reusability of the sample in methylene blue solution were experimentally studied.The results show that N-TiO 2has good photocatalytic activity袁the degradation rate of methylene blue after irradi鄄ation for 90minutes is 90.5%.In addition袁the PET/N-TiO 2nanocomposite fiber prepared on this basis also hasgood photocatalytic performance袁and the degradation rate of methylene blue after 86minutes exposure to sun鄄light is 86.2%.Key words ：nitrogen-doped titanium dioxide ；photocatalytic ；sol-gel method ；methylene blue摘要：为解决污水降解的问题，利用溶胶-凝胶法，以钛酸丁酯为钛源、氨水为氮源、无水乙醇为溶剂制备出N-TiO 2，并通过静电纺丝法制备出PET/N-TiO 2电纺膜，解决了N-TiO 2粉末在水中难以回收的问题；实验研究了样品的光催化性能及重复利用性。

化学毕业设计开题报告-氮掺杂TiO2微晶的制备及其光催化性能研究
报告内容
1
选题意义
2 基本内容和拟解决问题
3
实验步骤
4
工作进度
一.选题意义
（1）TiO2具有高效、稳定和价廉等众多优点，能够催化降解水中有 机污染物
（2）N掺杂TiO2具有很好的可见光活性，非金属掺杂迅速成为研究 者们的新焦点。
（3）现在大部分人制备采用了溶胶-凝胶法，很少有人采用溶胶溶剂 热法制备，并因此而进行了研究。
三.实验步骤
四.研究工作进度
起止时间 1-2周 3-5周 6-10周
阶段目标
查阅相关TiO2的 文献
准备实验药品
利用反应釜制备 晶体
起止时间 11-13周 14-17周

阶段目标
总结实验、增加对比 数据
撰写论文，论文答辩
Thank you！
感谢各位老师！！

硅胶负载氮掺杂二氧化钛的制备及性能研究胡停伟，严洋，文乐维，刘金龙( 湖北民族学院化学与环境工程学院，湖北恩施 )摘要: 利用溶胶-凝胶法，以硅胶为载体、以钛酸四丁酯为钛源、尿素为氮源制备了具有良好性能的“硅胶负载氮掺杂二氧化钛”( NTS) 光催化剂。

考察主要硅胶目数对光催化活性的影响。

结果表明，在氮投加量为 30%、钛硅比为 1/1、焙烧温度为 500 ℃的条件下，硅胶目数为120-200时制备的 NTS 具有最佳的光催化活性。

氮掺杂二氧化钛( NT) 经硅胶负载后，其表面孔结构发生了变化，且热稳定性增加。

亚甲基蓝降解实验表明: 与 T、NT 相比，NTS 体现出更高的光催化活性。

关键词: 光催化;TiO2; 氮掺杂; 硅胶;亚甲基蓝降解The preparation of silica gel nitrogen doped TiO2 andperformance researchTingwei Hu,Yang Yan,Lewei Wen,Jinlong Liu (Hubei institute for nationalities ,institute of chemical andenvironmental engineering ,hubei enshi )Abstract: Using sol-gel method,silica gel as the carrier and tetrabutyl titanate as titanium source ;urea as nitrogen source was prepared with good performance of “silicon nitrogen doped TiO2 photocatalyst(NTS)”.Studying the effect of main silicon mesh optical catalytic activity.Results showed that the nitrogen additive amount was 30%,titanium silicon ratio of 1/1,calcinationtemperature is 500℃condition,silicone item number is 120-200 in the preparation of NTS has the best photocatalytic activity.Nitrogen doped TiO2(NT) after silica gel load,the table face structure has changed,and the thermal stability increased.Methylene blue degradation experiments show that compared with T,NT.NTS showed higher photocatalytic activity.Key words:photocatalytic;TiO2;Nitroge doping;Silica gel;Degradation of methylene blueTiO2由于具有无毒、价廉、性能稳定和耐腐蚀性等优点成为应用最广泛的光催化剂。

景明俊， 岩， 敏， 王 张 杨建军
（ 河南大学 特种功能材料教育部重点实验室 ， 河南 开封 ４ ５ ０ ） ７０ ４
摘
要 ：以纳 米 管钛 酸 为 前 驱 体 ， 用 水 热 法 先 制备 得 到 新 型 Ｎ 掺 杂 二 氧 化 采
钛， 然后 用 沉积 沉淀 法在 Ｎ 掺 杂二 氧化 钛 表 面 负载微 量贵金 属 Ａｕ制 备得 到 负 ，
载 Ａｕ的掺 Ｎ 二 氧 化 钛 ． 用 Ｔ Ｍ 、 Ｒ Ｘ Ｓ Ｅ Ｒ 和 Ｄ 利 Ｅ Ｘ Ｄ、 Ｐ 、 Ｓ ＲＳ等 手段 研 究 了样 品 的形 貌 、 晶体 结构 、 素化 学 态和光 谱 吸 收性 质 ． 品 光催 化 活性 通过 可 见光 元 样 催化 降解 丙烯进 行评 价 ， 果表 明 ， 品 Ｎ— ｉ 和 Ａｕ Ｎ Ｔｉ 结 样 ｒ Ｏ２ ｒ ／ － Ｏ 具有 明显 的 可见
第 ２ ９卷
第 ５ 期
影 像 科 学 与 光 化 学
ｍａ ｉ ｇ Ｓ ｉｎ ｅ ａ ｄ Ｐｈ ｔ ｃ ｅ ｓ ｒ ｇ ｎ ｃ ｅ ｃ ｎ ｏ ｏ ｈ ｍｉｔ ｙ
Ｖｏ． ９ Ｎｏ ５ １２ ．
Ｓ ｐ ．，２ １ ｅｔ ０１
２ １ 年 ９月 ０１
负载 金 的掺 氮 二 氧化 钛 的 制 备 及 其 可 见 光 催 化 性 能
近年 来 ， 对二 氧化 钛 进行 非金 属 离子 掺杂 以获得 可 见 光 响应 的光催 化 剂 受 到 较 多 的 研究 ， 中 Ｎ 元素 掺 杂二 氧化 钛 由于 具有 较好 的可见 光催 化性 能 而备 受 关 注＿ Ｎ 掺 杂 其 ｌ ．
二氧化钛 的可见光催化性能常常与氮源、 二氧化钛前驱体 、 制备方法和评 价体系紧密相
基蓝 的活 性［ ．

２１ ０ １年 ３ ９卷第 ５期
广 州化工
・ ９・ ７
硅 胶 负载 Ｆ掺 杂 ＴＯ ｉ２的 制备 与 性 能评 价
邓培 昌 ， 胡杰 珍 王海 增 ２ ，
（ １广 东海 洋大学 海洋与 气 象学 院 ， 东 湛 江 ５４ ８ ； 广 ２ ０８ ２中 国海洋 大学化 学化 工学 院 ，山 东 青 岛 ２６０ ） ６０３
ＤＥＮＧ ｉ— ｃ ａｎ Ｐｅ ｈ ｇ。 ＨＵ Ｊｅ～ｚ ｅ ｉ ｈ ｎ ，Ｗ ＡＮＧ Ｈａ —ｚｎ ｉ ｅｇ
，

（ ｏ ｅｅｏ ｃａ ｎ ｅｅｒｌ ｙ Ｏ ｅ ｎＵ ｉ ｒｉ ｆ ｕｎ ｄ ｎ ，Ｇ ａ ｇ ｏｇＺ ａ ａ ｇ５ ４ ８ ； ｏｌ ｅ １Ｃ ｌ ｇ ｆ ｅｎａｄ Ｍ ｔ ｏｏ ， ｃａ ｎｖ ｓｙｏ Ｇ ａｇ ｏ ｇ ｕ ｎｄ ｎ ｈ ￣ｉ ２ ０ ８ ２Ｃ ｌ ｇ ｌ Ｏ ｏ ｇ ｅ ｔ ｎ ｅ ｏ ｈｍｉｒ ａｄＣ ｅ ｃ ｌ ｎ ｉｅｒ ｇ Ｏ ｅｎ Ｕ ｉｅｓｙｏ ｈｎ ，Ｓ ａ ｄｎ ｉｇ ａ ６ ０ ３ Ｃ ｉａ ｆ ｅ ｓｙ ｎ ｈｍｉ ｇ ｅ ｎ ， ｃａ ｎｖｒｉ ｆ ｉａ ｈ ｎ ｏｇＱｎ ｄｏ２ ６ ０ ， ｈｎ ） Ｃ ｔ ａＥ ｎ ｉ ｔ Ｃ
ｌ ｒ ｅ ｔ ａ ｉｍ ａｉ ｗａ ０ ｆ ｏ ｎ ｉ ｎ ｕ ｒ ｔ ｓ３ ％ ．ｔ ｅ ｂ ｓ ａｃｎ ｔ ｎ ｔｍｐ ｒ ｔ ｒ ａ ０ ℃ ．ａ ｄ ｔ ｅ ｒ ｔ ｆｔ ａ ｉｍ ｎ ｉ ｃ ｎ ｗ ｓ ｕｉ ｔ ｏ ｈ ｅ ｔｃ ｌ ｉ ａｉ ｅ ｅ ａ ｕ ｅ ｗ ｓ２ ０ ｏ ｎ ｈ ａｉ ｏ ｔ ｎ ｕ ａ ｄ ｓ ｉ ｏ ａ ｏ ｉ ｌ
摘 要 ： 利用 水热 法 ， 以硅胶 为载体 、 以 （ ０ ） ｓ ：为钛 源 、 ａ Ｎ Ｆ为 氟源制 备 了具有 良好 性能 的 “ 硅胶 负载 氟掺 杂二 氧化 钛” （ ） 光催化剂 。考察了氟投 加量 、 烧温 度及 钛硅 比对光 催 化活 性 的影 响。利 用 ｘ射 线 晶体 粉末 衍射 （ Ｒ ， 焙 Ｘ Ｄ） 比表 面积 分析 （Ｅ ） Ｂ Ｔ 和紫外可见漫反射光谱 （ Ｒ ） Ｄ Ｓ 等表征手段对样品进行表征 。结果表明 ， 氟投加量 为 ３ ％ 、 ０ 钛硅比为 １ １ 焙烧温度为 ２０℃时 ／、 ０ 制备的 Ｆ Ｓ Ｔ 具有最佳 的光催化 活性 ， 比表面积为 ８ ．０ｍ ／ 。氟掺 杂二氧化 钛（ Ｔ） 其 １４ ｇ ｆ 经硅胶负载 后 ， ｒ 其表 面孔 结构发 生了变化 ， 并 且热稳定性 增加 。苯 酚降解实 验表明 ： 丌 相 比， 与 Ｉ ＷＳ以 ０ ５ ／ ．３ｇｇ的二氧化钛含量却体现更高光催化活性。

加热法就是将二氧化钛或二氧化钛前体放在 空气或含氮的气氛中煅烧 ,通常是 NH3 ,N2 或是 NH3 与 Ar 气的混合气体 ,通过不同的温度和不同 的气氛制备含氮量不同的 TiO2 。Asahi[5]将ST - 01 粉末 ( Ishihara 公司生产) 在 NH3 (67 %) / Ar 气氛煅 烧 ,Irie[12] 在 NH3 的气氛中煅烧 ST - 01 粉末 ,都 得到掺氮 TiO2 粉末 。Miyauchi[13] 用 SiO2 履盖的 耐热玻璃作为衬底 ,用提拉法将二氧化钛胶体涂 抹在衬底上 ,提拉过程保持在干燥的氮气中 ,之后 在 500 ℃下煅烧 30min ,重复多次 ,最后在氨气气 氛中煅烧 ,得到掺氮薄膜 。Sakthivel[14] 在四氯化 钛溶液中滴加不同的氨盐 ,得到氢氧化钛悬浊液 , 将沉淀物过滤 、干燥 ,最后在 400 ℃下煅烧 ,得到 掺氮的粉末 。Ihara[15] 在 Ti ( SO4) 2 溶液中加入浓 氨水得到氢氧化钛沉淀 ,在用去离子水清洗到 SO24 - 根离子浓度在 015mg/ g 以下 ,最后在 400 ℃ 下加热 1h ,得到掺氮 TiO2 。他们还做了催化剂失 活的研究 ,在室外暴露三周后 ,催化活性降低了 10 % ,降低的原因可能是由于吸附的大气中的氮 氧化物所致 ,水洗后可见光活性恢复[16] 。 214 胺盐与 TiO2 胶体反应
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山东陶瓷
第 27 卷
表 1
不同条件下氮掺杂 TiO2 对各种污染物降解[ 12] ,[ 14] ,[ 15] ,[ 20] ,[ 21]
降解物
负载
制备方法
光源
照射光波长 照射时间
初始浓度
降解度
IPA NO
NO
4 - 氯酚 苯 CO 乙醛

新型氮掺杂二氧化钛的制备及其可见光光催化性能的研究的开题报告一、研究背景和意义近年来，环境污染问题日益严重，臭氧层、大气、水源等的污染现象引起了广泛关注。

钛系半导体作为光催化剂，由于具有高的稳定性、良好的化学惰性、高光吸收能力和光电化学性能等优点，成为了光催化领域的重要研究对象。

其中，氮掺杂二氧化钛是一种新型光催化材料，它不仅具有光催化活性高、光吸收能力强、化学稳定性高等优点，而且还具有改善晶体结构、缩小光学带隙等性能的优点。

因此，开展新型氮掺杂二氧化钛的制备及其光催化性能的研究，对于实现资源可持续利用、改善环境污染等具有重要的意义。

二、研究内容和研究方法本次研究的主要内容是制备新型氮掺杂二氧化钛，并测试其可见光下的光催化性能。

具体研究方法如下：1. 制备新型氮掺杂二氧化钛。

采用水热法制备样品，以TiCl4为钛源，利用尿素作为氮源，将其在水/乙二醇体系中进行水热反应制备氮掺杂二氧化钛。

2. 表征制备的氮掺杂二氧化钛。

利用扫描电子显微镜、X射线衍射、X光电子能谱等手段对样品进行表征，分析其结构、形貌和成分等特征。

3. 测试新型氮掺杂二氧化钛的可见光催化性能。

采用甲基橙为模型污染物，利用紫外可见光谱光度计对样品进行光解甲基橙的实验，比较不同光照时间下的甲基橙降解率，探究氮掺杂对光催化性能的影响。

三、研究目标和预期成果1. 研究新型氮掺杂二氧化钛的制备方法，并对其进行表征和分析，探究其物理化学特性。

2. 测试新型氮掺杂二氧化钛的可见光催化性能，探究氮掺杂对光催化活性的影响，为新型光催化材料的制备与应用提供新思路。

3. 预期成果为：掌握新型氮掺杂二氧化钛的制备及其光催化性能，并在学术上取得一定的研究成果，为环境治理及资源可持续利用提供技术支撑。

不同硅钛配比制备的催化剂 ij>结果如 图 ! 所
示) 可知%所有样品均 出 现 锐 钛 矿 相 特 征 峰"随 ?+=$ 含量的增加"样品中 ?+=$ 的结 晶 度 有 增 加 的 趋 势"但 变化不明显)
MCBCM#?+=$ :硅胶光催化剂的比表面积和 ?+=$ 负载量 不同水热时间制 备 的 催 化 剂 的 比 表 面 积 和 ?+=$
图 &#光降解实验装置示意 7+35&#>+13,1. -X\H-0-Z/3,1Z10+-) /^\/,+./)0
腐殖酸的降解反应是催化剂吸附,腐殖酸自身光
解 和 ?+=$ 光 催 化 氧 化 共 同 作 用 的 结 果) 低 强 度 的 M4Q对腐殖酸的直 接 光 解 效 果 很 弱 *&"+ "因 此 本 研 究
I)ZNP0,+12@-22N01)0P" M)+*/,P+0V-XYK+/)K/1)Z ?/KH)-2-3Vb/+J+)3" b/+J+)3&%%%C!" <H+)1$
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掺氮二氧化钛的制备、表征及可将光下的催化活性摘要：二氧化钛多晶体粉末是通过煅烧二氧化钛和氨的水解产物生成的。

可见光下，在400度煅烧的锐钛矿相掺氮二氧化钛粉末催化苯酚分解的催化效率是Degussa P25的2.7倍。

所有的样品都有介孔结构。

X射线光电子能谱证实，400度条件下煅烧生成的锐钛矿相二氧化钛粉末中有少量氮原子作为氧原子的替代原子存在。

UV-Vis和EPR分析表明，在掺氮二氧化钛粉末形成的过程中产生了氧空位。

取代的氮原子、氧空位、很大的BET表面积和介孔结构被认为是掺氮二氧化钛呈现很大活性的重要原因。

关键词：光催化剂；可见光；掺氮二氧化钛；苯酚1 前言1972年，在二氧化钛电极上光辅助水分解成氢气和氧气被发现[1]。

之后，二氧化钛半导体光催化技术得到了很多的关注和广泛的研究，他们的最终目的是有效的把太阳能转化为有用的化学能[2-9]。

干净，安全，丰富的太阳能的有效利用将会不仅对自然能源的枯竭，而且对很多环境污染造成的问题提出很多有效的解决方案。

二氧化钛半导体催化剂在紫外(UV)光照射下有可能氧化广泛的有机化合物成无害的化合物如二氧化碳和水[10-15]，能氧化的有机物包括氯代有机化合物,如三氯乙烯。

然而,二氧化钛半导体有相对较大的带隙3.2 eV,对应波长较短于388nm。

换句话说,二氧化钛本身只可以使用到达地球的太阳能能量3%-4%,以其作为光催化剂必须使用一个紫外光源。

从这个角度来看, 在两种紫外线和可见光照射下，如果二氧化钛催化剂都可以有效地使用，将会是实用的和广泛使用的理想催化剂。

因此, 在边界光催化剂的研究前沿，改性二氧化钛可见光敏感性的研究是当前热点之一。

在过去的研究中,研究掺杂各种过渡金属[16-21]已广泛用来扩展光吸收范围的可见区域。

Iwasaki等[16]通过溶胶-凝胶法制备用Co2+代替Ti4+晶格的位置的二氧化钛。

他们观察到，可见光线照射下，纳米TiO2掺杂CO2+离子的光催化活性很高，他们还认为可见光线照射下的光催化活性强烈依赖于掺杂钴离子的价态和它的浓度，而不是比表面积和锐钛矿相的结晶性。