材料间的复合染料敏化制备特殊形貌的半导体材料纳米半导体材料的制备气相法液相法溶胶凝胶法水解法水热合成法模板法光催化剂的应用空气净化杀菌在污水处理中的应用抗菌防霉东北林业大学硕士学位论文自洁作用应用的局限性光催化反应中光源的优势发展现状及趋势的优势的应用前景本论文的研究内容及意义实验及表征方法试剂及药品明细实验方法材料表征手段扫描电子显微镜比表面积测试仪光催化活性测试实验不同温度焙烧的光催化性能引言光催化性能分析表征结果及讨论分析分析本章小结光源对光催化反应的影响引言结果与讨论不同光源光催化反应速率的比较紫外光与氙灯光源对及催化性能的影响图为掺杂的在不用光源照射下的光催化效果。在紫外光和氙灯下样品的催化性能较好，最终的透光的比表面积测试中。氮气吸附脱附法主要是依据材料吸附氮气的量会随着平衡压力的变化而变化，形成滞后的图谱。压力相同的情况下吸附量小于脱附量，根据测试就可以得出物质的比表面积孔径分布等信息。本实验升温速率为学位论文可见光响应二氧化钛光催化剂的制备及活性研究摘要摘要纳米半导体光催化材料可以在光照条件下表现出较强的催化性能，使环境中的有毒害污染物有效地降解，因此在环境治理和环境保护方面的前景十分广阔，得到人们的广泛关注和认可。但是，目前商用的光催化材料只能响应紫外光，在紫外光的照射下才能表现出良好的催化性能，而紫外光仅仅占太阳光总能量的，因此，对太阳光光源的利用效率很低的问题，亟待科研工作者解决。方面，通过对进行改性改变其带隙宽度，拓展其光谱，使其吸收部分可见光，增加其光能利用效率。研究表明，通过进行金属离子的掺杂，纳米光催化剂的吸收光谱会向可见光移动，产生对可见光的响应，极大地提高了其催化效率和催化性能另方面则需要找寻无污染能耗低效率高的人工光源，有利于其实际应用。而在未来照明领域具有广泛应用前景的，将其作为光催化剂的室内光源可以有效解决上述问题，无疑是个很好的选择。本论文通过溶胶凝胶的方法，在室温下成功制备了具有不同形貌的金属镍金属铜和金属锌掺杂型的纳米前驱体。以进行焙烧，通过等手段进行表征，并且在不同波长的紫外光氙灯等光源下进行光催化降解亚甲基蓝实验。测试结果表明制备的纳米粒子粒径在左右，比表面积均超过。经过焙烧后的样品具有最佳的光催化性能，在的光源下光催化效果远好于。而通过采用不同光源进行对比，发现金属镍掺杂粒子比金属铜锌掺杂在可见光下具有更佳的催化效果，说明镍掺杂可以明显改变纳米禁带宽度，拓宽其吸收光谱的范围使其产生有效的可见光响应，使纳米的光能利用率得到提高，为其在今后的大规模应用，提供了理论依据。关键词金属掺杂二氧化钛光催化东北林业大学硕士学位论文，长，维护成本低。由于的机理和内部结构不同于白炽灯，使得可以正常工作万小时以上，只要保证外部电压不会大大超过的额定电压，东北林业大学硕士学位论文就不会出现老化现象。同时，灯结构很坚固，整体都被固定在环氧树脂之中，不会损坏配件，维护成本极低。环保性能优越。发光过程中，光线对人体无害，不会像灯样散发出致癌危险物，且损坏的废物可以进行回收，不会对环境造成污染，加上其能耗低，可有效减少的排放，是节能减排的绿色能源。的应用前景目前，技术逐渐成熟，已经可以大量生产高效节能的。目前已经开发出了发光效率最高的是荧光灯的倍，白炽灯的倍，超过了市场上大规模应用的照明设备，有着光明的应用前景。随着技术不断继续发展，其发光功率不断提高，功能不断的多样化，性能和功能的应用将远超目前市场上的白炽灯和荧光灯。目前日本已经开始在列车车厢的照明系统中使用，在实际使用中，非常适合列车内的照明需求，的灵活安装，使列车座位处的照度超过，适合大范围推广使用。在道路照明领域，由于成本低易维护产品质量好等优点，有望大规模应用。发出的光谱精度高，将其引入光催化反应中作为光源，同时对的吸收光谱进行调节，使其对光源进行响应，则可以推动大规模的应用。本论文的研究内容及意义综上所述，纳米是种新型的光催化材料，它作为种低价高效清洁的绿色环保光催化剂，在环境保护领域的应用前景十分广阔。但是这技术要想从实验室走向实际应用，还有许多问题要克服。目前商用的光催化材料只能响应在太阳光中占比很低的紫外光，因此，对太阳光光源的利用效率很低的问题，亟待科研工作者解决。方面，需要对的禁带宽度进行改善，拓展其光谱，使其吸收更大波长范围的光，提高其光能利用效率。研究表明，通过对材料进行金属掺杂，纳米的吸收光谱会向可见光移动，产生对可见光的响应，极大地提高了其催化效率和催化性能另方面则需要找环保高效节能的光源。而具有光明应用前景的，作为光催化金属盐为待掺杂物质。通过溶胶凝胶合成的方法制备出各种形貌的金属掺杂型纳米粒子。与其他合成方法相比，该方法不仅极大的简化了纳米粒子的制备工艺，缩短制备时间，而且可以简单的控制粒子的形貌粒径以及化学组成。将酞酸丁酯无水乙醇加入烧杯中均匀混合，缓慢加入硝酸充分搅拌得到溶液。将质量分数为的有机金属盐乙酸镍二水镍乙酸铜乙酸锌加入到适量的无水乙醇中搅拌均匀得到，在剧烈搅拌的条件下将溶液缓慢的滴入溶液中，使钛酸丁酯充分水解得到混合溶液。溶液进行剧烈搅拌后将其进行离心洗涤，分别采用去离子水和无水乙醇将其反复洗涤三次放入温度为的真空干燥箱中进行干燥，自然冷却至室温后将产物研磨成细小粉末即得到最终掺杂金属离子的纳米前驱体粉末。将制备好的纳米前驱体分别在下焙烧祛除其中杂质，获得金属掺杂的。实验流程如图所示。实验表征方法图溶胶凝胶法制备金属的合成过程酞酸丁酯硝酸溶液无水乙醇醇有机金属盐无水乙醇均匀混合溶液滴入混合溶液搅拌离心洗涤干燥制得纳米前驱体东北林业大学硕士学位论文温度时间图焙烧升温程序图焙烧程序如图所示，升温过程中，升温速度为，直到达到待焙烧的温度后，保持温度持续焙烧后自然冷却至室温，得到金属掺杂的样品。材料表征手段扫描电子显微镜扫描电子显微镜是用来观察物质表面形貌的测试方法。入射的高能电子与被测物质发生碰撞后，被测物质则会在被激发区域产生二次电子，通过电子与物质的相互作用，物质的形貌信息就会被传送到显示器上，使我们可以直观的观察出样品背身的形貌组成结构等各种微观形貌信息。比表面积测试仪本实验采用美国麦克公司的型比表面积分析测试仪，对制备的纳米样品的比表面积孔径大小和分布等情况进行测试分析。比表面积是衡量纳米材料性能的项重要指标，比表面积的大小与颗粒粒径孔结构等有着重要的关系，并且会对物质的物理化学性质产生比较大的影响。氮气吸附脱附法由于准确度高方法简便，广泛应用与国内外纳米材料剂的室内光源，无疑是个很好的选择。因此，通过对进行金属掺杂改性，调节其吸收光谱使其可以对进行响应，是推动大规模的应用的新思路。本实验采用溶胶凝胶的方法，制备各种形貌的金属掺杂型纳米粒子。以作为光源，对有机染料亚甲基蓝进行光催化降解实验，研究掺杂金属的种类焙烧温度不同所制备纳米在不同波长光源照射下的光催化性能。通过扫描电子显微镜比表面积测试等不同表征手段，分别对催化剂的形貌结构等进行表征通过不同离子掺杂不同波长光源和不同焙烧温度的比较，以寻找光催化效果相对最优的纳米二氧化钛催化剂及光源的最优组合，为光催化剂的改性研究及其未来在污染物降解领域的应用提供实验及理论依据。实验表征方法实验及表征方法试剂及药品明细本文章中涉及的试剂如表所示。表本实验中涉及的试剂实验试剂分子式纯度生产厂家钛酸四丁酯分析纯天津金龙化学试剂有限公司乙酸镍分析纯沈阳试剂厂二水镍分析纯沈阳试剂厂乙酸铜分析纯沈阳试剂厂乙酸锌分析纯沈阳试剂厂无水乙醇分析纯天津金龙化学试剂有限公司冰乙酸分析纯沈阳试剂厂四氯化钛分析纯上海兴塔美兴化工厂亚甲基蓝分析纯北京恒业中远化工有限公司分析纯