2023年全國碩士研究生考試考研英語一試題真題(含答案詳解+作文范文)_第1頁
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文檔簡介

1、隨著經(jīng)濟的不斷發(fā)展和世界人口的迅速增長,環(huán)境污染和能源短缺已成為人類亟待解決的兩大問題,二氧化鈦(TiO2)作為一種半導體功能材料,具有良好的催化性能、安全無毒且對環(huán)境友好等特點,在治理環(huán)境污染和開發(fā)利用太陽能方面具有廣闊的應用前景。但是,TiO2光催化材料存在兩大缺陷:一是由于其禁帶寬度較大,對太陽光的利用率較低;二是被激發(fā)的電子-空穴對較易復合,量子產(chǎn)率較低。對TiO2進行摻雜改性是解決上述問題,進而改善其光催化性能的有效途徑。本論

2、文采用溶膠凝膠法在玻璃基底上制備了純TiO2薄膜,通過摻雜銀以及銀氮共摻的方法對其進行改性,同時對影響TiO2光催化材料性能的因素和制約條件進行了探討。為此,本文利用X射線衍射儀(XRD)、場發(fā)射掃描電子顯微鏡(SEM)、能譜分析儀(EDS)和紫外可見分光光度計(UV-vis)等測試手段表征了催化材料的晶型結構、微觀形貌和光吸收性能。另外,以亞甲基藍溶液為目標污染物,考察了薄膜光催化材料在可見光下的光催化活性。主要研究結果如下:

3、  對于純TiO2薄膜光催化材料,制備過程中,隨著熱處理溫度從300℃升高至500℃,TiO2逐漸由非晶態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)殇J鈦礦型,薄膜晶粒呈現(xiàn)從無到有,從小到大的生長趨勢,結晶程度逐漸升高;然而當熱處理溫度高至600℃時,銳鈦礦型TiO2開始向金紅石型TiO2轉(zhuǎn)變,晶粒變得粗大并且出現(xiàn)團聚現(xiàn)象。實驗證明:經(jīng)500℃熱處理后的純TiO2薄膜光催化材料全部由銳鈦礦相組成,顆粒大小均勻,結晶度較好,平均晶粒尺寸約為50 nm,可吸收波長小于387 n

4、m的紫外光,對波長在387 nm~800 nm之間的可見光無明顯吸收??梢姽庀耇iO2薄膜的光催化活性極低,300 min光照后,亞甲基藍溶液幾乎沒有降解。
  通過Ag摻雜對TiO2薄膜進行了改性研究,結果表明:Ag摻雜能夠促進銳鈦礦型TiO2向金紅石型TiO2轉(zhuǎn)變;Ag-TiO2薄膜的晶粒尺寸(30 nm)比純TiO2薄膜(50 nm)的小,故相應比表面積比純TiO2薄膜的大;Ag摻雜TiO2薄膜的本征吸收邊發(fā)生了紅移,吸光范

5、圍擴展至可見光區(qū);Ag-TiO2薄膜的可見光催化活性高于純TiO2薄膜的活性,可見光照射300 min后,亞甲基藍溶液的降解率可達45%。光催化活性的提高是由于Ag摻雜后,在Ag與TiO2的界面上形成了捕獲電子的肖特基勢壘,抑制了光生電子-空穴對的復合,提高了量子產(chǎn)率。合適的熱處理溫度與Ag的摻雜量是制備高性能薄膜的關鍵因素,本實驗條件下制備Ag-TiO2薄膜的最佳熱處理溫度為400℃,最佳摻Ag量為0.1 wt.%。
  本論文

6、還對銀氮共摻TiO2薄膜進行了研究。(Ag,N)-TiO2薄膜的結晶度很好,TiO2以銳鈦礦的形式存在,薄膜表面由形狀規(guī)則的球形顆粒組成,平均晶粒尺寸約為20 nm,比Ag-TiO2薄膜和純TiO2薄膜的小,并且薄膜與玻璃基底結合緊密,二者之間無空隙出現(xiàn),薄膜厚度約為150 nm。薄膜的光響應范圍不僅擴展到了可見光區(qū),而且對可見光的吸收更強。光催化實驗證明,(Ag,N)-TiO2薄膜的可見光催化活性比單一Ag摻雜、單一N摻雜以及純TiO

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