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近些年來,環(huán)境污染日益嚴重,成為威脅人類生存的一個嚴重問題.為了解決這一難題,人們展開了治理污染、保護環(huán)境的科學研究.以半導體為催化劑,利用太陽光催化氧化有毒污染物質(zhì)作為一種有效的治理污染方法,成為環(huán)境保護科學研究的一個熱點.納米TiO<,2>,具有很高的穩(wěn)定性,較強光催化能力,無毒無污染等突出的優(yōu)點,在光催化材料領域被廣泛的研究和應用.但是,TiO<,2>禁帶寬度為3.2ev,對應的光波吸收波長為387.5nm,光吸收僅限于紫外區(qū),此部分光達不到照射地面的太陽光譜的5%,而且TiO<,2>量子效率最多不超過28%,同時,TiO<,2>光催化反應的速率還需要進一步的提高,這些缺點制約了它的發(fā)展.因此,提高催化劑的催化效率,擴大其的光響應范圍,是近些年研究的主要方向.鈦酸鉍是典型的鐵電材料,在壓電、光存儲和電光器件上有著廣泛的應用.我們課題組在研究Bi摻雜改性TiO<,2>時偶然發(fā)現(xiàn),鈦酸鉍具有較高的光催化性能,在降解甲基橙溶液時表現(xiàn)出優(yōu)于納米TiO<,2>,的光催化性能.進一步研究發(fā)現(xiàn),不同晶相的鈦酸鉍Bi<,4>Ti<,3>O<,12>、Bi<,12>TiO<,20>、Bi<,2>Ti<,2>O<,7>中,Bi<,12>TiO<,20>相的光催化活性最好,作者選擇了TiO<,2> Degussa P-25納米粉與Bi<,12>TiO<,20>相的鈦酸鉍按照不同組分比制作成Bi<,12>TiO<,20>/P-25復合納米粉,并以玻璃片為載體用旋轉(zhuǎn)成膜法和MOD提拉成膜法制備了Bi<,12>TiO<,20復合納米薄膜.為Bi<,12>TiO<,20>/TiO<,2>復合納米材料的進一步應用進行了嘗試性研究.Bi<,12>TiO<,20>/P-25復合納米粉的XRD衍射譜圖對應著銳鈦礦相TiO<,2>和金紅石相TiO<,2>以及Bi<,12>TiO<,20>晶相的特征峰,表明復合納米粉由這幾個相組成.有一個較弱的衍射峰不屬于Bi<,12>TiO<,20>晶體,此衍射峰是由鈦酸鉍晶體生長過程中形成的不穩(wěn)定相所造成的.研究了Bi<,12>TiO<,20>/P-25復合納米粉的光催化性能,作者選擇甲基橙溶液作為降解的有機物,改變Bi<,12>TiO<,20>和P-25的組分比,發(fā)現(xiàn)Bi<,12>TiO<,20>/P-25組分比為2:1(質(zhì)量)時,其光催化活性最高,論文指出,由銳鈦礦相TiO<,2>和金紅石相TiO<,2>以及Bi<,12>TiO<,20>組成的復合納米粉具有最佳的組分比,其光催化活性提高的原因可能與其復雜的界面狀態(tài)有關(guān).通過系統(tǒng)的研究,尋找最佳的催化劑制備條件,確定了合適的組分比、合適的退火溫度和退火時間,制備出了相對活性最佳的Bi<,12>TiO<,20>/P-25納米粉,同時,系統(tǒng)研究了影響光催化反應速率的各種因素,進一步探索研究提高反應速率的途徑.

    doi：
    10.7666/d.y681728
    關(guān)鍵詞：
    光催化 鈦酸鉍 二氧化鈦 復合納米材料
    作者：
    周靜濤
    學位授予單位：
    山東大學
    授予學位：
    碩士
    學科專業(yè)：
    材料學
    導師姓名：
    王弘
    學位年度：
    2004
    語種：
    中文
    分類號：
    O643 TB34
    在線出版日期：
    2005年08月10日