溶胶-凝胶法合成的TiO2和Fe、Zn和Si掺杂TiO2 纳米粉体的光催化研究

利用溶胶-凝胶法合成了纳米尺寸的TiO2和Fe,Zn和Si掺杂的TiO2纳米粉并进行了粉体微观结构和晶体结构的表征.通过纳米粉对甲基橙的分解研究了合成粉体的光催化特性.溶胶-凝胶法制得的TiO2纳米粉具有比商业TiO2高的光催化活性:但掺杂5%Fe,Zn或Si却没有带来TiO2的光催化活性的提高.

Si掺杂对溶液等离子喷涂TiO_2涂层结构及光催化性能的影响

目的采用溶液前驱体等离子喷涂制备TiO_2以及Si掺杂TiO_2涂层,并分别研究H2流量和Si掺杂对TiO_2涂层光催化性能的影响。方法通过X射线衍射、扫描电子显微镜、拉曼光谱和傅里叶变换近红外光谱表征样品的晶相、表面形貌以及化学结构,然后以甲基橙为目标物,借此模拟有机污染物,利用光化学反应仪测试TiO_2以及Si掺杂TiO_2涂层的光催化性能。结果适量Si掺杂可以细化晶粒,提升TiO_2涂层中锐钛相含量(从7.4%提高到49%),同时形成Ti—O—Si键,Si掺TiO_2涂层甲基橙的降解率达到95%左右,高于纯TiO_2涂层80%的降解率。随着H2流量增加,TiO_2涂层中的晶粒明显粗化,主要以金红石相的形式存在,H2流量为8 L/min的TiO_2涂层甲基橙降解率达到82%,要远高于H2流量为4、10 L/min的52%和33%。结论 Si掺杂TiO_2涂层比纯TiO_2涂层的光催化性能更优,当H2流量为8 L/min时,光催化性能最好。

Si掺杂锐钛矿TiO_2的第一性原理研究

为了研究Si掺杂对锐钛矿TiO_2的电子结构和光催化性能的影响,利用基于第一性原理的密度泛函理论计算了纯TiO_2及Si掺杂TiO_2的杂质形成能、能带结构及态密度.研究结果表明,Si的掺杂位置与制备条件有关,富钛和富氧条件下,Si最容易代替TiO_2中Ti的位置.几何优化后Si掺杂TiO_2超晶胞的晶格参数和晶胞体积都发生一定程度的畸变,有利于电子一空穴分离,促进光催化反应进行.Si代替Ti的位置时,禁带宽度减小,发生红移现象;另外两种掺杂状态下,禁带宽度增大,发生蓝移.掺杂位置不同,Si 3p和3s态分布范围不同,是引起电子结构发生不同变化的主要原因.