• 
    

    
    

      99热精品在线国产_美女午夜性视频免费_国产精品国产高清国产av_av欧美777_自拍偷自拍亚洲精品老妇_亚洲熟女精品中文字幕_www日本黄色视频网_国产精品野战在线观看 ?

      TiO2納米粉體的摻雜改性研究進(jìn)展

      2015-03-23 02:10:39王曉艷孫波榆林職業(yè)技術(shù)學(xué)院陜西榆林719000
      化工管理 2015年30期
      關(guān)鍵詞:禁帶榆林晶格

      王曉艷 孫波(榆林職業(yè)技術(shù)學(xué)院,陜西榆林 719000)

      TiO2納米粉體的摻雜改性研究進(jìn)展

      王曉艷 孫波(榆林職業(yè)技術(shù)學(xué)院,陜西榆林 719000)

      TiO2作為一種新型的半導(dǎo)體納米材料,具有廣泛的應(yīng)用前景,但它的禁帶較寬,不吸收可見(jiàn)光,只能吸收波長(zhǎng)較短的紫外線,極大的限制了的它的應(yīng)用范圍,本文主要介紹常用離子摻雜對(duì)TiO2光催化性能的影響。

      納米TiO2;摻雜;改性

      TiO2成為一種新型的半導(dǎo)體納米材料,它用途非常廣泛、性能優(yōu)良以及具有廣闊的應(yīng)用前景,但是由于納米TiO2粒子的比表面積大,而且配位嚴(yán)重不足,導(dǎo)致它具有極強(qiáng)的表面活性,很容易團(tuán)聚在一起,從而影響實(shí)際它的應(yīng)用效果。研究表明,部分離子的摻雜對(duì)光TiO2催化性能的提高具有一定的作用,現(xiàn)在常見(jiàn)的離子摻雜主要有:非金屬摻雜、金屬摻雜、稀土摻雜等。

      1 非金屬摻雜

      非金屬元素的摻雜一般認(rèn)為摻雜非金屬元素后,TiO2中形成了氧的空位,非金屬元素取代氧空位,而形成TiO2-xAx晶體,還有一種說(shuō)法就是非金屬元素取代TiO2中的氧,使氧的2p軌道和非金屬的2p軌道混合,從而降低禁帶寬度,來(lái)提高它的光吸收范圍,目前對(duì)于非金屬元素?fù)诫sTiO2納米管方面的研究報(bào)道已有很多。

      研究表明C、N、S和鹵素等非金屬元素的摻雜都可以有效提高TiO2的光催化性能,Liu等[1]采用水熱合成法進(jìn)行了S、N共摻雜TiO2,研究發(fā)現(xiàn)S和N離子共摻雜的TiO2光催化活性比單獨(dú)摻雜的TiO2活性明顯提高。

      吳俊明等[2]采用用溶膠-凝膠法,對(duì)TiO2進(jìn)行Ce、N單一和共摻雜改性,實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,摻雜后相比與未摻雜TiO2的催化劑紫外、可見(jiàn)光活性明顯提升。

      2 金屬摻雜

      研究還發(fā)現(xiàn),摻雜使TiO2的禁帶變窄,吸收光譜紅移,提高光譜響應(yīng)范圍,這樣的離子有Fe3+,Mn4+,V4+等。

      純TiO2是n型半導(dǎo)體,存在氧化晶格空缺,當(dāng)Mo6+取代Ti4+時(shí),在晶體中就會(huì)產(chǎn)生空缺。Mo6+取代Ti4+后,根據(jù)電荷平衡,電子密度增加。Mo6+是電子供體,費(fèi)米能級(jí)向上移動(dòng),能帶變窄。

      Jeon S等[4]做了21種金屬離子摻雜TiO2的實(shí)驗(yàn),發(fā)現(xiàn)Fe3+,Mo5+,Ru3+,OS3+,Re5+,V4+和Rh3+摻雜可以增強(qiáng)TiO2的光吸收活性。用比Ti4+陽(yáng)離子價(jià)態(tài)高的陽(yáng)離子(如W6+,Ta5+,Nd6+)摻雜TiO2會(huì)增加導(dǎo)帶上的電子濃度,降低功函,費(fèi)米能級(jí)向上移動(dòng),增加表面勢(shì)壘,過(guò)渡層變窄。

      3 稀土摻雜

      稀土金屬的電極結(jié)構(gòu)為4f型,沒(méi)有5d電子,這種特殊的電子結(jié)構(gòu)會(huì)引起TiO2晶格的畸變,晶格上的氧易于脫離,很容易形成氧缺位;從而增強(qiáng)催化劑對(duì)反應(yīng)物的吸附能力,增加了TiO2表面吸附的羥基,從而產(chǎn)生羥基自由基;此外,稀土離子引入TiO2晶格后,在TiO2的禁帶中也可引入雜質(zhì)能級(jí),減小禁帶寬度,進(jìn)而拓寬TiO2的光譜吸收范圍。

      薛寒松等[5]采用溶膠-凝膠法制備鑭鈰摻雜的納米TiO2粉體,在不同的溫度下進(jìn)行熱處理,并對(duì)熱處理后的納米TiO2粉體用X射線衍射儀、XRD進(jìn)行表征,結(jié)果表明:稀土鑭鈰摻雜后抑制了TiO2銳鈦礦向金紅石晶相的轉(zhuǎn)變,TiO2的光催化性能得到明顯的提高。

      魏志剛等[6]利用密度泛函理論平面波超軟贗勢(shì)方法并選擇GGA水平上的PW91相關(guān)能泛函,對(duì)TiO2在摻雜Gd元素前后的結(jié)構(gòu)、幾能帶結(jié)構(gòu)、態(tài)密度、HOMO和LOMO等進(jìn)行模擬計(jì)算,結(jié)果發(fā)現(xiàn)Gd摻雜對(duì)晶格的對(duì)稱性沒(méi)有影響,但使晶格常數(shù)變大,減小了禁帶寬度,可見(jiàn)光的吸收強(qiáng)度增加,大大的提高了TiO2的光催化效果,

      4 結(jié)語(yǔ)

      隨著社會(huì)的進(jìn)步和經(jīng)濟(jì)的發(fā)展,能源與環(huán)境問(wèn)題越來(lái)越受到關(guān)注,TiO2的光催化技術(shù)的研究也引起了人們的注意,盡管對(duì)納米TiO2進(jìn)行摻雜來(lái)改變它的光催化性能的研究有一定的成果,同時(shí)也推進(jìn)了TiO2的應(yīng)用前景,但是還有許多問(wèn)題有待解決,需要深入研究。

      [1]Liu H,Liu G,Zhou Q,eral.PreParation and photocatalytic activity of Gd3+doped triritante nanoutubes[J].Microp Mesop Ma?ter,2011,142:439-442.

      [2]吳俊明,潘湛昌等.Ce及N共摻雜改性TiO2光催化性能及Ce組分的作用[J].無(wú)機(jī)化學(xué)學(xué)報(bào),2010,26(2):203-210.

      [3]G Zhu.Preparation and characterization of nitrogen-dopedti?tanium dioxides[J]Sci China Ser B-Chem,2007,50(2):212-216.

      [4]Jeon S.et al.Hydrothermal synthesis of Er-doped lum-ines centTiO2nanoparticles[J].Chem.Mater,2003,15,1256.

      [5]薛寒松等,鈰摻雜二氧化鈦納米管的光催化性能[J].機(jī)械工程材料,2008,32(6):36.

      [6]魏志鋼等.Gd摻雜銳鈦礦型二氧化鈦的第一性原理研究[J].材料科學(xué)與工程學(xué)報(bào),2011,29(2):217-220.

      猜你喜歡
      禁帶榆林晶格
      榆林感懷
      公民與法治(2022年4期)2022-08-03 08:20:56
      走榆林
      壓電周期板中耦合禁帶影響規(guī)律分析
      非線性光學(xué)晶格中的梯度流方法
      一個(gè)新非線性可積晶格族和它們的可積辛映射
      榆林力量
      ——為榆林抗洪救災(zāi)而作
      寬絕對(duì)禁帶的一維磁性光子晶體結(jié)構(gòu)?
      一族拉克斯可積晶格方程
      基于介質(zhì)圓柱結(jié)構(gòu)的復(fù)式二維光子晶體禁帶研究
      寬禁帶固態(tài)功放在導(dǎo)航衛(wèi)星中的應(yīng)用
      治县。| 定陶县| 宁明县| 泗阳县| 榆林市| 阜阳市| 谷城县| 南汇区| 平邑县| 邻水| 牟定县| 抚宁县| 阿拉善右旗| 永登县| 石阡县| 崇州市| 南昌市| 嘉祥县| 六安市| 东丰县| 高雄市| 莲花县| 湖南省| 长垣县| 米林县| 博罗县| 论坛| 黄平县| 贡嘎县| 苏尼特右旗| 洞口县| 古浪县| 彭水| 宁城县| 舞阳县| 襄垣县| 武清区| 通河县| 永和县| 土默特左旗| 东乡|