鐵摻雜TiO2納米管的合成及光催化性能研究.pdf

1、本文通過(guò)溶膠凝膠法制備不同鐵離子含量的 TiO2納米粉體，經(jīng)氧化和還原氣氛燒結(jié)，利用制備出的粉體作為原料通過(guò)水熱反應(yīng)制備鐵離子摻雜 TiO2納米管，并在此基礎(chǔ)上將納米管在還原氣氛下燒結(jié)。探究了前驅(qū)體TiO2粉末的摻鐵量和燒結(jié)氣氛，納米管進(jìn)一步還原氣氛燒結(jié)對(duì)制備的試樣相變、形貌和光催化性能的影響，利用 X-射線衍射儀和透射電鏡對(duì)其進(jìn)行表征，并在紫外光-亞甲基藍(lán)溶液體系中對(duì)納米管進(jìn)行光催化性能研究，得出如下研究結(jié)果：
　　試驗(yàn)結(jié)果表明

2、：TiO2納米管的相組成主要是由 TiO2粉末所影響，鐵離子可有效抑制金紅石的相變。隨著鐵離子含量的增加，其抑制作用增加，鐵離子摻雜同時(shí)抑制了銳鈦礦晶粒的長(zhǎng)大。而還原氣氛燒結(jié)前驅(qū)體 TiO2粉末由于產(chǎn)生較多的氧空位，其抑制金紅石相變的作用減小。通過(guò)對(duì)比 TiO2納米管的長(zhǎng)徑比發(fā)現(xiàn)，隨著先驅(qū)體鐵離子含量的增加 TiO2納米管長(zhǎng)徑比逐漸下降，還原氣氛燒結(jié)先驅(qū)體也有利于減小納米管長(zhǎng)徑比。將制備成型的納米管進(jìn)一步在還原氣氛下燒結(jié)發(fā)現(xiàn)，在400℃

3、以下還原氣氛燒結(jié)不影響相組成，但隨著燒結(jié)溫度升高，納米管的長(zhǎng)徑比逐漸減小，達(dá)到400℃時(shí)，納米管結(jié)構(gòu)破壞，成為顆粒狀，使得團(tuán)聚現(xiàn)象嚴(yán)重，降低了光催化性能。HRTEM圖顯示TiO2納米管是以(200)晶面沿著[100]晶向生長(zhǎng)，證實(shí)了納米管卷曲生長(zhǎng)理論。鐵離子摻雜、還原氣氛燒結(jié)不會(huì)影響納米管的生長(zhǎng)方向。光催化試驗(yàn)證明當(dāng)鐵摻雜量為1 mol％，200℃還原氣氛下燒結(jié)所得TiO2納米管的光催化效果最好，達(dá)98%。TiO2納米管經(jīng)還原氣氛燒結(jié)其