等離子噴涂法制備金屬離子摻雜二氧化鈦納米粉末的性能研究.pdf

1、本文針對(duì)純TiO<,2>的電子和空穴容易發(fā)生復(fù)合、光催化效率較低、帶隙較寬只能在紫外區(qū)顯示光化學(xué)活性的缺陷,提出了采用等離子噴涂法制備金屬離子摻雜TiO<,2>納米粉末的方法,并通過TEM、XRD、FT-IR、UV-Vis和XPS等方法對(duì)制各的摻雜TiO<,2>納米粉末進(jìn)行表征,分析摻雜金屬離子對(duì)TiO<,2>形貌、尺寸及物化性能的影響,通過光催化試驗(yàn)研究了金屬離子摻雜對(duì)TiO<,2>光催化特性的影響,分析其影響機(jī)理及其反應(yīng)動(dòng)力學(xué)規(guī)律.

2、 試驗(yàn)結(jié)果表明:等離子噴涂法制備的TiO<,2>粉末基本呈球形或近球形,粒徑分布范圍為10～50nm,在金屬離子摻雜量較低時(shí)以銳鈦礦相為主,摻雜量較高時(shí)以金紅石相為主. 隨著Fe<'3+>摻雜含量的增加,銳鈦礦相含量呈先增大后減小的趨勢(shì),Bi<'3+>的摻雜則促進(jìn)了銳鈦礦相向金紅石相的轉(zhuǎn)變.少量的Fe<'3+>摻雜會(huì)阻礙TiO<,2>晶粒的生長,增大摻雜量則促進(jìn)晶粒長大:Bi<'3+>摻雜則促進(jìn)銳鈦礦及金紅石相的粒徑增長

3、.TiO<,2>粉末的紅外吸收光譜中400～1000cm<'-1>區(qū)間的寬吸收帶對(duì)應(yīng)于TiO<,2>的Ti-O鍵伸縮振動(dòng)和變角振動(dòng),隨著Fe<'3+>和Bi<'3+>摻雜含量的增大,該吸收帶明顯窄化；隨著金屬離子摻雜含量的增大,TiO<,2>的光吸收帶邊出現(xiàn)了明顯的紅移現(xiàn)象,且隨著摻雜含量的增加,紅移量明顯增強(qiáng).Fe<,3+>摻雜TiO<,2>納米粉末中,Fe元素仍為+3價(jià),而Ti元素均為+4價(jià).隨著Fe<'3+>摻雜含量的增大,XPS

4、高分辨譜01s區(qū)中表面羥基所占比例逐漸增大,而吸附水所占比例逐漸減小.Fe<'3+>和Bi<'3+>兩種金屬離子均能明顯提高TiO<,2>的光催化活性,隨著金屬離子摻雜含量的增大,TiO<,2>的光催化活性均呈先增大后減小的趨勢(shì),Fe<'3+>最佳摻雜含量為0.5﹪,甲基橙降解率在60min司達(dá)81﹪,為純TiO<,2>粉末情況下降解率的1.8倍；Bi<'3+>的最佳摻雜含量為0.1﹪,甲基橙降解率在60min可達(dá)92﹪,為純TiO<,