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              二氧化鈦基復合光催化材料的基礎研究——氧化鈦和鐵酸鋅復合體及鈦酸鉀晶須的制備和性能

              來源:中國凹凸棒土網    11-05 11:29
              二氧化鈦由于它成本低廉,高的化學穩定性而成為催化領域使用最多的光催化劑,然而其禁帶寬度較大(3.2eV),相對應的吸收邊為387.5nm,限制了對太陽光的利用,因此開發一種對可見光敏感的材料極為重要。尖晶石結構鐵酸鋅(禁帶寬度為1.9eV)和鈦酸鹽是對可見光敏感的半導體光催化劑,但是光催化性能相對較差,如果將兩者復合,將有可能提高對可見光的利用率和光電轉化效率。 探索合成鐵酸鋅和鈦酸鋅納米粉體的最佳條件,參照此條件,采用液相沉積和水熱相結合的方法,在不銹鋼基底和普通玻璃上成功地合成了單一的鐵酸鋅薄膜及氧化鈦和鐵酸鋅的復合薄膜。通過X射線粉末衍射(XRD),掃描電子顯微鏡(SEM),場發射掃描電子顯微鏡(FE-SEM)和透射電子顯微鏡(TEM)對薄膜的物相和表面形貌進行表征,用X光電子能譜(XPS)對薄膜表面元素價態進行確定,通過可見-紫外光光度計(UV-vis)測定其光響應范圍;用IM6e電化學工作站測定其光生電位和光電流曲線。結果表明單一鐵酸鋅薄膜隨著沉積時間的增長,厚度增加,鐵酸鋅結晶良好,平均粒徑約20nm,薄膜平整無明顯裂紋。水熱法合成條件:水熱溫度在175℃~250℃,pH=5~11,水熱時間12h,可見-紫外光吸收譜(UV-vis)表明其光響應范圍為λ<473nm,與氧化鈦薄膜相比紅移了約130nm,可提高可見光的利用率;電化學測試表明其光生電位低于不銹鋼的自腐蝕電位,有望用于鋼鐵防護。同樣,氧化鈦和鐵酸鋅的復合薄膜水熱合成條件:水熱溫度在100℃~250℃,pH=9~11,水熱時間12h,可見-紫外光吸收譜(UV-vis)表明其復合薄膜光響應范圍最大為λ<544nm,電化學測試表明其光生電位遠遠低于不銹鋼的自腐蝕電位。 為了處理高放射性廢物同時利用鍶核素自身衰變作激發源,文中利用固相合成法制備了四鈦酸鉀K2O·4TiO2晶須,以該物質作為載體,采用直接固化法來固定鍶核素,研究在不同介質,不同溫度下與鍶的離子交換情況和浸出性能。利用X射線衍射(XRD)、掃描電子顯微鏡(SEM)對載體的物相和形貌進行了表征,利用電感耦合等離子光譜(ICP-AES)測定交換液中元素含量,以此來計算離子交換率和浸出率。結果表明,已成功合成了高長徑比的四鈦酸鉀晶須,隨著交換溫度的提高交換量增大,已進行的試驗中交換量最高為93%,交換后焙燒固定是必要的,固定溫度500℃為宜,交換后的樣品在pH=1~11范圍內都很穩定。

                  關鍵詞:
                  鐵酸鋅 鈦酸鉀晶須 液相沉積 水熱合成法 氧化鈦 復合薄膜
                  作者:
                  郭志紅
                  學位授予單位:
                  河北聯合大學;河北理工大學
                  授予學位:
                  碩士
                  學科專業:
                  冶金物理化學
                  導師姓名:
                  蔣武鋒 凌云漢
                  學位年度:
                  2006
                  語種:
                  中文
                  分類號:
                  TN304.055
                  在線出版日期:
                  2006年10月17日(萬方平臺首次上網日期,不代表論文的發表時間)

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