| [页数] 30 [字数] 14802 [摘要] TiO2自从发现了其光催化作用后，就以其良好而稳定的光催化能力作为光催化剂活跃于光催化领域。TiO2光催化技术受到世界各国环境能源研究者的强烈关注，TiO2本身又具有良好的化学稳定性、抗磨损性、耐光蚀、低成本和无毒等特性，因而被广泛的用来光解水、杀菌、太阳能敏化电池的制备等。但是由于本身性质的限制，而存在一定的缺陷，限制了其光催化能力，在利用太阳能方面，仅利用了其中不到5%的光能。就提高光催化效率扩展对太阳光利用的波长范围这方面而言掺杂改性被认为是一个有效的途径，通过修饰使得TiO2响应长波长的可见光部分，高效地利用自然能源-太阳能来解决环境能源问题成为TiO2光催化领域的一大热点。而进行金属离子掺杂则是最重要的也是当前研究得最多的内容之一，本课题采用稀土元素中的钇对TiO2薄膜进行参杂改性。 本文采用溶胶-凝胶的方法制备了Y掺杂的TiO2薄膜，并采用X射线衍射（XRD）对薄膜进行物相分析，用扫描电镜（SEM）对薄膜进行表面形貌分析，紫外-可见分光光度计对各种改性纳米TiO2进行物性表征。研究结果表明Y掺杂TiO2薄膜的结晶温度为500℃，可以看出通过溶胶-凝胶法制备出的TiO2薄膜平整均匀。通过紫外-可见分光光度计的分析可以看出经过Y掺杂的TiO2薄膜吸收光区红移，对光的吸收明显向可见光扩展了，达到了实验目的。 [目录] 1 绪论 2 试验原理与方法 3 实验的结果与讨论 结论 参考文献 致谢 [原文] 1 绪论 1.1 前言 目前，社会高速发展，人民生活水平提高的同时，很多并生问题也阻碍社会的发展。其中环境和能源问题是社会发展面临的首要问题。环境问题就是犹为突出，它包括水污染，气体污染和生物细菌造成的污染。随着社会的进步，一场以保护环境和能源实现可持续发展的工业革命正在兴起。目前，解决环境问题的方法各样，光催化是最具前途的技术之一。 自从1972年，Fujishima[1]等发现受辐照的TiO2上可以持续发生水的氧化还原产生H2以来，TiO2的应用出现了划时代的意义。TiO2催化活性高，化学稳定性好，价格低廉，无毒安全，能直接利用太阳能进行反应等独特特点，从而成为一种理想的环境污染处理材料和洁净能源生产材料。TiO2因其性能稳定，成本低，易掺杂等优点从而倍受亲昧。 1.2 TiO2的性质 1.2.1 TiO2的晶体结构 TiO2为多晶型化合物，在自然界有晶红石型，锐钛型和板钛型三种晶行结构。金红石和锐钛型TiO2同属四方晶系，板钛型属于正交晶系。三种晶型的TiO2基本结构单元都是TiO2八面体，由于连接的方式不同，其中构成金红石TiO2八面体的对称性最高，锐钛型次之，而板钛型则是高度畸变的。TiO2的三种结晶形态如图1.1。不同晶型的TiO2的单位晶格的大小也不同，金红石型TiO2的单位晶格是由 两个TiO2分子够成的，而锐钛型和板钛型则分别由四个和八个够成。因此，金红石型TiO2的单晶胞较小，较紧密，故具有较大的稳定性和较高的密度，因而他的 硬度，折射率，介点常数较高，热传导性较低。所以，金红石型TiO2是唯一的稳定相。锐钛型和板钛型均属于亚稳定相，亚稳定相经焙烧可转变为金红石相，这种变化是不可逆的。 1.2.2 TiO2的物理化学性质 由于TiO2内在晶体结构不同，表现出来的就是锐钛矿，板钛矿和金红石，具有不同的物理化学性质。如表1.1所示。 表1.1 不同相TiO2的物理化学性质[2] TiO2的化学性质极为稳定，常温下几乎不与其他元素的化合物作用，对O2、NH3、N2、H2S、SO2、CO2都不起作用， ...... [参考文献] [1] Fujishima A, Honda K. Electrochernical photolysis of water at A semiconductor electrode[J]. NATURE, 1972,5358 (23):37． [2] 高濂，郑珊，张青红. 纳米氧化钛光催化材料及应用[M]. 北京：化学工业出版社，2003:25-101． [3] 郑广涛.纳米TiO2的掺杂改性、负载及用于污染物净化的研究[D].上海：上海交通大学，2004． [4] 马红梅. 纳米Ti02薄膜的制备及其性质的研究[D].吉林：吉林大学，2006. [5] 王宝和, 于才渊, 王喜忠. 纳米多孔材料的超临界干燥新技术[J]. 化学工程, 2005, 33(2）：13-17． [6] 季惠明. 可溶性无机盐溶液源配置SrBi2Ta209铁电陶瓷薄膜的研究[D]. 天津：天津大学，2001. [7] 陈贞亮，武慈文. 薄膜技术[M]. 哈尔滨:哈尔滨土业出版社，1999: 133-138． [8] 丁子上. 化学络合法在溶胶一凝胶过程中的应用[J]. 硅酸盐学报，1995, 10(23): 571-578． [9] Tamon H, Ishizaka H, Araki T, et al. Control of mesoporous structure of organic and carbon aerogels[J]. CARBON, 1998，36(9)：1257-1262． [10] Pekala RW, ALVisr CT, Kong FM, et al. Aerogels derived from multifunctional organic monomers[J]. J NON-CRYST SOLIDS, 1992, 145 (1-3): 90-98． [11] 张喜仪, 余刚, 蒋展鹏. 半导体光催化剂及其改进技术进展[J].环境科学进展,1997,5(3):1-10． [12] 李振宏, 伍虹.我国稀土应用的现状和前景[J]. 稀土，1996,17(6):48-51． [13] 高镰，郑珊，张青红.纳米氧化光催化材料及应用[M]. 北京：化学工业出版社，2002． [14] 于向阳，梁文，杜永娟，等.二氧化钛光催化材料的应用进展[J].材料导报,2000,14(2):38-40． [15] Vorotilov K. A., Orlova E. V., Petrovsky V., Sol-gel Ti02 films sonsilicon substrates [J]. THIN SOLID FILMS, 1992, 207:180-184． [16] Kern R.F. Intense quenching[J]. HEAT TREAT, 1986(8):19-23． [17] Weller H,. Onset of light absorption as a function of size of extremely small CdS particles[J].CHEMICAL PHYSICS LETTERS, 1986, 124(6): 557-560 [原文截取] XXX学院本科毕业设计（论文） 稀土元素掺杂TiO2薄膜的制备 学生姓名： 学生学号： 院（系）： 材 料 工 程 系 年级专业： 级材料科学与工程 指导教师： 副教授 助理指导教师： 二〇〇七年六月 摘 要 TiO2自从发现了其光催化作用后，就以其良好而稳定的光催化能力作为光催化剂活跃于光催化领域。TiO2光催化技术受到世界各国环境能源研究者的强烈关注，TiO2本身又具有良好的化学稳定性、抗磨损性、耐光蚀、低成本和无毒等特性，因而被广泛的用来光解水、杀菌、太阳能敏化电池的制备等。但是由于本身性质的限制，而存在一定的缺陷，限制了其光催化能力，在利用太阳能方面，仅利用了其中不到5%的光能。就提高光催化效率扩展对太阳光利用的波长范围这方面而言掺杂改性被认为是一个有效的途径，通过修饰使得TiO2响应长波长的可见光部分，高效地利用自然能源-太阳能来解决环境能源问题成为TiO2光催化领域的一大热点。而进行金属离子掺杂则是最重要的也是当前研究得最多的内容之一，本课题采用稀土元素中的钇对TiO2薄膜进行参杂改性。 本文采用溶胶-凝胶的方法制备了Y掺杂的TiO2薄膜，并采用X射线衍射（X..... |
稀土元素掺杂TiO2薄膜的制备
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