优秀研究生学位论文题录展示可见光响应型TiO&,2&光催化材料的制备与表征专　业: 材料学关键词: 可见光响应 二氧化钛光催化剂 溶胶-凝胶工艺 尿素改性分类号: TQ426.6　
TB34形　态: 共 109 页　约 71,395 个字　约 3.415 M内容阅　读: 内容摘要二氧化钛光催化剂用途很广。它能够把多种有机污染物光催化降解为H2O和CO2；把溶液中的重金属离子还原为无毒的金属；把水分解为H2和O2以获取氢能；应用于太阳能电池把太阳能有效转换为电能等。但它的大禁带宽度不能有效利用太阳能，严重地阻碍其推广应用。因此研究开发对可见光响应的二氧化钛就成为当前光催化剂研究中的关键课题。
本研究通过半导体复合和氮掺杂工艺对TiO2进行改性，结合DRS、XRD、BET、FT―IR、Raman等实验手段，研究了粉体催化剂的结构与催化性能之间的关系，制备了具有可见光催化性能的纳米TiO2光催化剂，并且对它们的微观催化机理进行了探讨。
1．采用溶胶．凝胶法制备了ZnFe2O4\TiO2复合半导体，研究了ZnFe2O4含量和热处理温度对催化剂结构和性能的影响。
研究表明，与纯TiO2相比，ZnFe2O4\TiO2复合半导体的吸收光谱发生红移，且随着ZnFe2O4含量的增加，红移程度增大。ZnFe2O4\TiO2复合半导体能够吸收700nm以下的可见光。此外，铁酸锌能够有效阻止二氧化钛从锐钛矿向金红石相的转变。ZnFe2O4\TiO2光催化剂在可见光下具有光催化活性，且随ZnFe2O4含量的增大，可见光催化性能先增大后降低，但都高于纯TiO2的光催化性能，并在ZnFe2O4含量为1．5wt．%时可见光催化性能最好。随着热处理温度的升高，催化剂颗粒尺寸长大，ZnFe2O4\TiO2的吸收边向可见光方向红移；但热处理温度的升高同时造成催化剂比表面积的减小，且改变了催化剂表面的ζ电位，导致甲基橙溶液在催化剂表面的吸附减弱，所以可见光光催化性能反而下降。1．5%ZnFe2O4\TiO2在400℃下热处理2hrs后得到的样品可见光光催化性能最好，比表面积达96O\g，最可几孔径为4．2nm，对10mg\1的甲基橙溶液，催化剂浓度为5g\1时，在λ>400nm的可见光下照射3小时后降解率达93%。
2．采用氨气氮化工艺制备了氮掺杂的二氧化钛，研究了氮化温度对光催化性能的影响。
研究表明，在TiO2中加入5%的SiO2就能够有效阻止TiO2在NH3中热处理时可能发生的锐钛矿向金红石相的转变，并阻止TiO2晶粒长大，在700℃的氨气中氮化处理后的5%SiO2\TiO2样品，N元素含量为0．28w%，能够吸收650nm以下的可见光，比表面积为129O\g（远远高于Asahi等报道的67O\g），最可几孔径为2．5nm，全为锐钛矿型TiO2，表现出较强的可见光光催化性能。对10mg\1的甲基橙溶液，催化剂浓度为5g\1时，在λ>400nm的可见光下照射3小时后降解率达62%。
3．分别采用溶胶-凝胶和高能球磨工艺，通过尿素对TiO2进行改性，制备具有可见光催化性能的催化剂。
溶胶-凝胶工艺中，加入的尿素含量的多少影响TiO2颗粒的形状，尿素含量为2%时，TiO2成针状，这是由于溶液中尿素分子与Tj4+发生配位作用，而尿素中氨基NH2带负电荷，阻止了配位方向上钛酸丁酯的水解和缩聚速率，从而阻止了该方向上TiO2的生长速率，而与配位方向垂直的方向上，TiO2则表现为优先生长。经尿素改性的TiO2的吸收光谱发生红移，且随着尿素含量的增加红移程度增大，样品能够吸收550nm以下的可见光。此外，溶胶中加入适量的尿素，不仅能够有效分散TiO2颗粒，增大TiO2的比表面积，而且能够阻止TIO2从锐钛矿向金红石相的转变。尿素含量为10%时，样品中N元素含量为0．24w%，TiO2颗粒的平均直径为15nm，比表面积达到最大（64O\g），最可几孔径为5．8nm，全为锐钛矿相TiO2.对10mg\1的甲基橙溶液，催化剂浓度为5g\1时，在λ＞400nm的可见光下照射3小时后降解率达87%。
高能球磨工艺能够使TiO2颗粒逐步细化，使得TiO2和尿素在原子尺度进行互相渗入和扩散，从而有利于氮进入TiO2晶格。在球磨过程中没有出现TiO2从锐钛矿向金红石相的转变，这是由于向TiO2中加入的少量SiO2能够有效阻止TiO2在高能球磨过程中可能发生的相变。对于由5%SiO2\TiO2得到的球磨样品，经400℃热处理后的球磨样品为锐钛矿相，N元素含量为0．27w%，比表面积高达142O\g，最可几孔径为3．3nm。高能球磨工艺制备的样品能够吸收600nm以下的可见光，在λ＞400nm的可见光下照射3hrs后，10mg\1的甲基橙溶液几乎全部降解。
4．采用线性缀加平面波（LAPW）方法对TiO2半导体进行了第一性原理研究，通过将N掺杂TiO2与纯TiO2的能带结构和光学性能进行比较，从理论上揭示了N掺杂TiO2具有可见光催化活性的机理。
锐钛矿TiO2为间接带隙半导体，理论禁带宽度为2．2eV，比目前文献报道的2．0eV更接近于实验数值（3．2eV）。N掺杂TiO2在禁带中出现了N2p的态密度，形成了能级较高的新价态顶，从而使禁带宽度缩短。因此，N掺杂TiO2具有可见光活性是由于禁带宽度缩短，对可见光的吸收比纯TiO2增强，且吸收光谱向右发生了红移。
与具有间接带隙的锐钛矿TiO2相比，金红石TiO2为直接带隙半导体，从而电子发生跃迁的几率要大，且理论禁带宽度（2．0eV）小于锐钛矿TiO2（2．2eV），对长波段光的吸收能力增强，因此理论上应该具有较高的催化性能。但众多实验都表明锐钛矿相TiO2的光催化活性要高于金红石相TiO2，所以影响TiO2光催化活性的因素有很多，而半导体的光学吸收性能只是影响TiO2光催化活性的因素之一..……全文目录文摘英文文摘第一章 绪论1.1 TiO2光催化原理1.2纳米TiO2的制备1.2.1制备方法1.2.2溶胶-凝胶法基本原理及工艺影响因素1.3影响TiO2光催化性能的因素1.4 TiO2光催化的应用1.5TiO2光催化的研究方向1.6 TiO2可见光化研究进展1.6.1金属离子掺杂1.6.2非金属离子掺杂1.6.3离子注入1.6.4半导体复合1.6.5染料光敏化1.7本文的研究目标和内容参考文献第二章 ZnFe2O4/TiO2光催化材料的制备与表征2.1实验部分2.1.1样品制备2.1.2样品的表征与测试2.1.3光催化性能测试2.2结果与讨论2.2.1 ZnFe2O4含量对ZnFe2O4/TiO2光催化性能的影响2.2.2 ZnFe2O4含量和热处理温度对TiO2结构的影响2.2.3 ZnFe2O4含量对ZnFe2O4/TiO2漫反射光谱的影响2.2.4热处理温度对1.5％ZnFe2O4/TiO2可见光光催化性能的影响2.2.5热处理温度对ZnFe2O4／TiO2漫反射光谱的影响2.2.6热处理温度对pH值和ζ电位的影响2.2.7 1.5％ZnFe2O4／TiO2的结构和形貌2.3小结参考文献第三章 氨气氮化法制备N掺杂TiO2可见光光催化剂3.1实验部分3.1.1样品制备3.1.2样品表征与测试3.2结果与讨论3.2.1氮化温度范围的确定3.2.2 SiO2含量对TiO2相组成的影响3.2.3氮化温度对催化剂中N含量的影响3.2.4氮化温度对TiO2禁带宽度的影响3.2.5氮化温度对5％S1O2/TiO2结构的影响3.2.6 BET比表面积和孔径分布3.2.7 N掺杂TiO2的光催化性能3.3小结参考文献第四章 尿素改性TiO2光催化剂的催化性能与表征4.1溶胶-凝胶法制备尿素改性的TiO2催化剂4.1.1实验部分4.1.2结果与讨论4.1.3小结4.2高能球磨法制备尿素改性的TiO2催化剂4.2.1实验部分4.2.2结果与讨论4.2.3小结参考文献第五章 TiO2电子结构的第一性原理研究5.1金红石相TiO2的电子结构计算5.2锐钛矿TiO2的电子结构计算5.3小结参考文献第六章 全文总结6.1主要结论附录：LAPW方法和Wien2K软件介绍参考文献相似论文,140页,TQ426.6
O643.36,61页,TQ426.64
TD875.5,56页,TQ426.6,60页,TQ426.6 O614.411,70页,TQ426.65 TF124.5,86页,TQ426.6 V512,73页,TQ426.6,61页,TQ426.6,45页,TQ426.6,119页,TQ426,66页,TQ424.1,68页,TQ426.6 TB383,55页,TQ426.94 TE666,73页,TQ426.81 O614.411,69页,TQ426.8,80页,TQ424.1,129页,TQ427.26,62页,TQ427.26,82页,TQ424.1 TB34,68页,TQ424.25 O633.14中图分类:
> TQ426.6 > 工业技术 > 化学工业 > 试剂与纯化学品的生产 > 催化剂（触媒）其他分类:
> TB34 > 工业技术 > 一般工业技术 > 工程材料学 > 功能材料
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如何将紫外可见漫反射的反射率（R%）转换为吸收图谱并求得带隙能？
求助，用积分球做粉体的紫外可见吸收光谱，由于是新手，所得反射率（R%）不知如何处理成纵坐标为吸收率（absorbance）的图谱，并由此求出能带间隙，附件有本人的数据和所做不规范图
谢谢，我会研究下您发的文献
样品测试是测试中心老师做的，样品为黑色，老师说测试效果不好，还有是仪器问题
没事的，其实有那个下降的趋势就可以算出带隙
我也不是很清楚的
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扫描下载送金币如何通过紫外漫反射光谱中吸光度和波长的关系得到半导体的带隙能(波长,半导体,漫反射,光谱,吸光度) - 有机|无机化学 - 生物秀
标题: 如何通过紫外漫反射光谱中吸光度和波长的关系得到半导体的带隙能(波长,半导体,漫反射,光谱,吸光度)
摘要: 请教高手：请问如何将紫外漫反射得到的吸光值和波长推导出半导体带隙能？谢谢您！紫外图片 jpg……
请教高手：
请问如何将紫外漫反射得到的吸光值和波长推导出半导体带隙能？谢谢您！
紫外图片.jpg网友回复最大边缘吸收的波长，用1240除以这个波长就是能隙。网友回复 引用内容:
最大边缘吸收的波长，用1240除以这个波长就是能隙。 谢谢您，但是我希望能得到我附件中的图，我不知道怎么做出来网友回复这个是用公式，算出来的。
你查一些书上说的很清楚的，直接带隙和间接的有点不一样。网友回复楼主 你好 你是通过这种方法获得的带隙值是一个确定的带隙值 还是确定band gap 在2.0-2.25这个范围内看了好多帖子 说是这种方法确定下来的GAP 不是很准 所以请教一下楼主网友回复楼主您好从您的图中处理来看想请教 您是如何知道 您的物质是直接能隙还是间接能隙 因为 用切线法处理直接能隙和间接能隙的方法是不同的 谢谢网友回复 引用内容:
这个是用公式，算出来的。
公式：/uploadfile/13906.png
你查一些书上说的很清楚的，直接带隙和间接的有点不一样。
... 楼主您好确实用切线法确定带隙时 间接带隙和直接带隙的处理方法有差异 请问楼主 如何在不知道带隙的情况下 确定一种物质的带隙是直接带隙还是间接带隙 谢谢
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第6章_漫反射光谱.ppt33页
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* 三、漫反射光谱(DRS) 第四章 催化剂的表征
漫反射光谱是一种不同于一般吸收光谱的在紫外、可见和近红外区的光谱，是一种反射光谱，与物质的电子结构有关。
漫反射光谱可以用于研究催化剂表面过渡金属离子及其配合物的结构、氧化状态、配位状态、配位对称性；在光催化研究中还可用于催化剂的光吸收性能的测定；可用于色差的测定等等。
一、基本原理
1、固体中金属离子的电荷跃迁。
在过渡金属离子-配位体体系中，一方是电子给予体 ，另一方为电子接受体。在光激发下，发生电荷转移，电 子吸收某能量光子从给予体转移到接受体，在紫外区产生吸收光谱。
当过渡金属离子本身吸收光子激发发生内部d轨道内的跃迁（d-d)跃迁，引起配位场吸收带，需要能量较低，表现为在可见光区或近红外区的吸收光谱。
2、漫反射光谱 收集这些光谱信息，即获得一个漫反射光谱，基于此可以确定过渡金属离子的电子结构（价态，配位对称性）。 ●　镜面反射：
反射角=入射角
光不被吸收！ 当光照射到固体表面时，发生反射和散射。 ●　漫 反 射：
当光束入射至粉末状的晶面层时，一部分光在表层各晶粒面产生镜面反射；另一部分光则折射入表层晶粒的内部，经部分吸收后射至内部晶粒界面，再发生反射、折射吸收。如此多次重复，最后由粉末表层朝各个方向反射出来，这种辐射称为漫反射光。
反射峰通常很弱，同时，它与吸收峰基本重合，仅仅使吸收峰稍有减弱而不至于引起明显的位移。对固体粉末样品的镜面反射光及漫反射光同时进行检测可得到其漫反射光谱。 ● 实际测定的是 R’∞, 不是绝对反射率 R ∞，即相对
一 个标准样品的相对反射率。
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紫外吸收光谱吸收边如何求带隙？
紫外吸收光谱吸收边如何求带隙？我的紫外吸收光谱的吸收边在320-350nm之间，如何计算样品的带隙？求高人指点
你好~想请问下~如果用这种方法算带隙的话~那么这个吸收阈值怎么确定啊~谢谢
你好，我没有看出来方法2和3的区别，可是a和A成正比， a和A分别是怎么计算的的来的呢？
1024？？？我经常犯这个错误。。不知道楼主记住这个数字是什么原因呢？哈哈哈
大哥，已知吸光度求禁带宽度&&求详细的解释啊
我没有测d，那怎么算禁带宽度呢
那咋么由有透过率求的吸收率
您能把那篇根据漫反射吸收光谱求出禁带带隙的文章发给我看看么？
对于K-M 方程 我始终没明白 谢谢您
请问有相关参考文献嘛？我想学习一下
楼主您好 能否把您说的文章 发给我 我学习一下 谢谢
楼主您好 您说的这本书 您那里有吗 能否给我发一份&&我是化学专业的 对物理这块不是很懂&&也不知道找哪种资料来解决这个问题 求楼主指点
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或者把文章名告诉我，我自个儿去搜也行啊，谢谢你～～
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