改性缺位金紅石型二氧化鈦制備與光催化分解水性能研究.pdf

1、中南大學(xué)博士學(xué)位論文改性缺位金紅石型二氧化鈦制備與光催化分解水性能研究姓名：吳道新申請(qǐng)學(xué)位級(jí)別：博士專業(yè)：冶金物理化學(xué)指導(dǎo)教師：陳啟元20081101博士學(xué)位論文摘要紅石型Ti02分解水析氧速率，而La、Sm、Nd摻雜對(duì)金紅石型Ti02光解水析氧速率影響不顯著，Gd摻雜金紅石型Ti02分解水析氧速率降低；在可見光輻照下，摻雜稀土金屬后，只有Yb、Eu摻雜能夠提高金紅石型Ti02分解水析氧速率，分別提高了312％和108％，其他稀土金屬摻

2、雜后催化劑的析氧速率略有降低。稀土金屬的摻雜，導(dǎo)致氧缺位的形成，從而影響金紅石型TiO，的光解水析氧活性。4將不同的施主金屬離子(V、Nb、Ta、W)以不同的摻雜濃度對(duì)缺位金紅石型Ti02進(jìn)行改性。結(jié)果表明，V、Nb、Ta、W的摻入能夠改善和提高金紅石型Ti02的光解水析氧活性，尤其以V、W的改性效果顯著。施主金屬V、Nb、Ta、W都存在一個(gè)最佳的摻雜濃度，V、Nb、Ta、W最佳的摻雜濃度分別為102O％、1O％、1O％、2O％V、Nb

3、、Ta、W摻雜缺位金紅石型Ti02在紫外光條件下分解水的析氧速率分別為1600um01L“1h一、1381um01L“1h～、1304um01L“1h～、1488um01L“1h～，在可見光條件下分解水的析氧速率分別為1052um01L“1h～、804um01L“1h～、696um01L“1h一、1029um01L1h一：在紫外光和可見光輻照條件下，V、Nb、Ta、W摻雜后催化劑的光解水析氧活性與催化劑的光致發(fā)光強(qiáng)度的變化趨勢(shì)基本一致；

4、在可見光條件下，施主金屬V、Nb、W對(duì)缺位金紅石型Ti02摻雜改性后，改性催化劑的光解水析氧速率均超過文獻(xiàn)或者專利報(bào)道的結(jié)果。5采用第一性原理的計(jì)算方法，計(jì)算了施主金屬V、Nb、Ta、W摻雜對(duì)金紅石型Ti02催化材料的能帶結(jié)構(gòu)和態(tài)密度的影響。計(jì)算結(jié)果表明：(1)金紅石型Ti02的帶隙為19eV。(2)V、Nb、Ta、W的摻雜使得金紅石型Ti02的費(fèi)米能級(jí)進(jìn)入導(dǎo)帶，帶隙減小，分別為14eV、15eV、17eV、15eV，表面勢(shì)壘變高，空間