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{110}晶面暴露的biocl制备及光催化活性研究
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{110}晶面暴露的biocl制备及光催化活性研究
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3秒自动关闭窗口微波合成暴露高活性晶面的锐钛矿TiO_2纳米晶体--《第十三届全国太阳能光化学与光催化学术会议学术论文集》2012年
微波合成暴露高活性晶面的锐钛矿TiO_2纳米晶体
【摘要】：正将钛酸四丁酯(20 g),氢氟酸(3 ml)以及水(0-21 ml)混匀,用微波水热法在200度反应30分钟,快速合成了{001}晶面暴露比例可调控的高能面锐钛矿型TiO_2纳米晶。对所制备的催化剂进行了XRD,TEM,氮吸附脱附和XPS表征。催化剂的光活性用阴离子染料X3B的降解以及香豆素荧光技术进行评价。结果发现,随着体系水量从0增加到21 ml,所得催化剂形貌由纳米片逐渐过渡到八面体双锥,引起{001}高能面的比例逐渐减小(从71%减小到23%)。光活性测试结果表明:表面氟化的TiO_2催化剂的光催化活
【作者单位】：
【关键词】：
【基金】：
【分类号】：O614.411;O643.36【正文快照】：
将钦酸四丁酷(2 09)，氢氟酸(3血)以及水(0一Zlnil)混匀，用微波水热法在200度反应30分钟，快速合成了{ooU晶面暴露比例可调控的高能面锐钦矿型石仇纳米晶。对所制备的催化剂进行了xRD，TEM，氮吸附脱附和XPS表征。催化剂的光活性用阴离子染料X3B的降解以及香豆素荧光技术进
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京公网安备75号高能离子为什么要和光催化氧化设备配合使用效果好|重庆餐饮油烟净化器|重庆工业烟雾净化器|重庆UV光催化恶臭净化器|重庆等离子净化设备|重庆VOCS有机废气净化设备|重庆活性炭吸附设备|云南餐饮油烟净化器|云南工业烟雾净化器|云南UV光催化恶臭净化器|云南等离子净化设备|贵州餐饮油烟净化器|贵州工业烟雾净化器|贵州UV光催化恶臭净化器|贵州等离子净化设备|四川餐饮油烟净化器|四川工业烟雾净化器|四川UV光催化恶臭净化器|四川等离子净化设备|陕西餐饮油烟净化器|陕西工业烟雾净化器|陕西UV光催化恶臭净化器|陕西等离子净化设备|甘肃餐饮油烟净化器|甘肃工业烟雾净化器|甘肃UV光催化恶臭净化器|甘肃等离子净化设备|湖南餐饮油烟净化器|湖南工业烟雾净化器|湖南UV光催化恶臭净化器|湖南等离子净化设备|湖北餐饮油烟净化器|湖北工业烟雾净化器|湖北UV光催化恶臭净化器|湖北等离子净化设备|重庆鑫协环保设备有限公司
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高能离子为什么要和光催化氧化设备配合使用效果好
发布者：管理员 发布时间： 10:39:01 浏览176次
高能离子作为除臭的设备一直以来，都是单独使用的，但是使用者往往会感觉，效果不理想。感觉使用出风口测试往往不合格有时候，感觉臭气浓度反而高了。但是离开一段距离后测试，往往又合格了。其实高能离子产生的主要是等离子体正负离子群，也以正离子群为绝大多数。臭气在经过高能离子管后，一般并没有马上分解，而是被等离子体正负离子群切割分子链，变成小分臭气。然后这些带正电荷的小分子团臭气，再经过uv灯管照射，就很容易分解和氧化掉。
&&&& 光催化氧化，是利用uv灯管和纳米级二氧化钛光触媒板，进行分解催化氧化。本身光催化板可以分解一部分臭气，然后，uv灯管可以产生臭氧。最好的本质是光催化板可以产生大量的负电位
如上图，产生大量负电荷后为100万每立方厘米
&&&& 在实际使用中，污染的臭气，先经过一道活性炭过滤板，把臭气中的颗粒物去除干净，然后进入光催化氧化机器，再经过光催化氧化设备后，臭气就被氧化成为带负电荷的臭气，然后，再经过高能离子空气净化机，进行正电荷氧化切割分子链。这样，臭气就可以在管道进行充分的分解氧化了。而达到完全分解的目的。一般配比为，1千风量配额，1000w光催化氧化设备，和一套500f高能离子机组。组成一套完全设备。&
& &简单说，高能离子就是分割有机废气的分子链，把大分子变成小分子，让uv灯管很容易的产生氧化反应，达到完全分解的作用。
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联系人：范先生 地址：重庆市渝北区双凤桥街道齐心村20组1幢1-1武汉理Ｔ大学硕士学位论文；加快可见光光催化反应的进行；３．３．７理论计算；为了进一步分析氮和硫共掺杂二氧化钛纳米可见光活性；武汉理『大学硕ｆＪ学何沦文；三；｛《；三笔套曼Ｅ；Ｆｉｇ．３－８Ｂａｎｄｓｔｒｕｃｔｕｒｅｐｌｏｔ；图３．８：（ａ）纯二氧化钛和（ｂ）氯和硫共掺杂『；０÷；一：ｍ缈：：＾ｊ；ｉｊ；；一＞矗ｍ胁，；ａｎａｔａｓｅ●扩＼．ＡＰｒｏｊｅｃｔｅ
武汉理Ｔ大学硕士学位论文
加快可见光光催化反应的进行。同时由于二氧化钛纳米片暴露高能面（００１），而（００１）晶面比传统的（１０１）具有更好的光催化性能，因此，我们不难理解，在二氧化钛能被激发的情况下，氮和硫共掺杂二氧化钛纳米片比Ｐ２５有更好的光催化活性。二氧化钛纳米片有较大的孔容，能增强反应物分子的吸附，也有利于加强光催化活性。但是，当有过高浓度的氮和硫共掺杂时，会增加二氧化钛晶体的缺陷，同时氮和硫也可能作为光生电子和光生空穴的复合中心，大大降低光催化活性。在我们的研究中，最佳的氮和硫掺杂浓度是Ｒ＝２。超过这个适宜浓度时，氮和硫可以变成了载流子的复合中心，光催化活性显著下降。
３．３．７理论计算
为了进一步分析氮和硫共掺杂二氧化钛纳米可见光活性的起源。采用泛密度函理论计算纯二氧化钛和氮和硫共掺杂二氧化钛的禁带宽度，如图３．８（ａ）所示，纯二氧化钛的能带带隙明显小于实验值３．２０ｅＶ，这主要是由于计算采用的相关计算理论的自身缺陷【１０５，１１５１。图３．８（ｂ）显示氮和硫共掺杂引起二氧化钛能带结构发生了一定的变化。掺杂后，二氧化钛的价带向下发生了一定的偏移，导带也向上发生了一定的偏移，同时，能带中间形成了一过渡能级，这都暗示着二氧化钛的禁带宽度变小，能将二氧化钛的响应范围拓展到可见光范围。这些计算的结果与我们紫外一可见漫反射吸收实验中吸收边红移非常吻合。为了进一步研究氮和硫共掺杂二氧化钛引起能带变化的原因，我们给出了纯二氧化钛和氮和硫共掺杂二氧化钛的分态密度（图３－９（ａ）和（ｂ）），从图３－９（ａ）中，我们可以看出，纯二氧化钛的价带的顶端是Ｏ２ｐ所贡献，同时，Ｎ２ｐ和Ｓ３ｐ与Ｏ２ｐ形成杂化，使得Ｏ２ｐ向高能级发生偏移，暗示着二氧化钛的价带顶端向上移动。而且，Ｎ２ｐ和Ｓ３ｐ在二氧化钛能带中形成一个过渡能级，这些都降低了二氧化钛的禁带宽带。因而，电子从价带顶端跃迁到导带底端的能量相应的减少了，这就导致了二氧化钛可见光范围的吸收，从而显示光学性质上吸收边的红移。这些计算的结果对于实验中氮和硫共的二氧化钛纳米片光学吸收边向长波方向移动，给了一个很好的解释。
武汉理『大学硕ｆＪ学何沦文
三笔套曼Ｅ
Ｆｉｇ．３－８Ｂａｎｄｓｔｒｕｃｔｕｒｅｐｌｏｔｓｆｏｒ（ａ）ｐｕｒｅＴｉ０２ａｎｄ（Ｂ）Ｎ，Ｓｃｏ―ｄｏｐｅｄＴｉ０２
图３．８：（ａ）纯二氧化钛和（ｂ）氯和硫共掺杂『二氧化铁的能带结构示意图
一：ｍ缈：：＾ｊ
一＞矗ｍ胁，
ａｎａｔａｓｅ●扩＼．ＡＰｒｏｊｅｃｔｅｄｄｅｎｓｉｔｙｏｆ＾扒ｋ．Ｉ１．ｎＦｉｇ３－９ｓｔａｔｅｓ（ＰＤＯＳ）ｆｏｒ４８－ａｔｏｍｓｕｐｅｒｅｅｌｈ（ａ）ｐｕｒｅ
Ｔｉ０２ａｎｄ（ｂ）Ｎ，Ｓｃｏ－ｄｏｐｅｄＴｉ０２
圈３―９：（ａ）纯二氧化钛和（ｂ）氨和硫共掺杂的二氧化钛的４８个原子超晶胞的分态
３，４本章小结
采用水热合成法制备高能面Ｔｉ旺片状纳米品。将样品在硫腮中进行５０００Ｃ煅烧处理，成功制备了可见光活性的Ｎ、ｓ共掺杂的高能面Ｔｉ晚纳米片。掺杂后的Ｔｉ０２纳米片具有强的吸收可见光光子的能力，且使掺杂后的Ｔｉ０２纳米片对光的响应吸收拓宽到可见光的范围。Ｎ、ｓ共掺杂增强了二氧化钛的可见光光催化降解对氧苯酚。并且当前驱物中新制的Ｔｉ０２粉术和硫脲（ＣＳ（ＮＨ２）２）的物质的量比为２：ｌ时．可见光活性达到最大值，且超过了Ｐ２５光催化活性。同时，第一性原理计算的结果表明，Ｎ、ｓ共掺杂通过Ｎ２ｐ、Ｓ３ｐ轨道和０２ｐ轨道间的杂化，降低了掺杂后高能面ＴｉＯｚ纳米片光催化剂的禁带宽度。
武汉理’ｒ大学硕士学位论文
第４章结论
针对锐钛矿Ｔｉ０２的禁带宽度较宽（３．２ｅＶ），仅能吸收太阳光中波长小于３８７ｎｒｎ的紫外光的问题，本论文就Ｔｉ０２如何有效利用太阳光谱中的可见光开展了研究工作，并得出以下结论：
１．以钛酸盐纳米管为前驱体和硝酸铁为掺杂剂，通过浸渍煅烧的方法制备了具有可见光活性铁掺杂的二氧化钛纳米棒。铁掺杂的浓度影响了二氧化钛纳米棒的可见光光催化活性和微结构。所有铁掺杂的二氧化钛纳米棒样品的光催化活性都高于Ｐ２５和纯二氧化钛纳米棒的光催化活性。在掺杂铁含量为Ｏ．５％时，铁掺杂的二氧化钛纳米棒的光催化活性超过了Ｐ２５的２倍多。这主要是由于适宜的Ｆｅ”离子掺杂浓度能够减少光生电子和空穴的复合，而且一维纳米结构可以提高光生电荷载体的传输，同时铁掺杂缩小了二氧化钛的禁带宽度，引起吸收带边在可见光范围的吸收。泛密度函数理论（ＤＦＴ）第一原理的计算进一步验证了铁掺杂的二氧化钛纳米棒吸收带边的红移和禁带宽度的减少。
２．用高能面二氧化钛纳米片粉末和硫脲为前驱物，采用热处理的方法制备了高可见光活性的氮和硫共掺杂的纳米片状Ｔｉ０２粉体光催化剂。掺杂后的Ｔｉ０２纳米片具有强的吸收可见光光子的能力，且使掺杂后的Ｔｉ０２纳米片对光的响应吸收拓宽到可见光的范围。Ｎ、Ｓ共掺杂增强了二氧化钛的可见光光催化降解对氯苯酚，并且当前驱物中新制的Ｔｉ０２粉末和硫脲的物质的量比为２：１时，可见光活性达到最大值，且超过了Ｐ２５。理论计算结果表明Ｎ、Ｓ共掺杂通过Ｎ２ｐ、Ｓ３ｐ轨道和０２ｐ轨道间的杂化，降低了掺杂后高能面Ｔｉ０２纳米片光催化剂的禁带宽度。
【ｌ】Ａ．Ｆｕｊｉｓｈｉｍａ，Ｋ．Ｈｏｎｄａ．Ｅｌｅｃｔｒｏｃｈｅｍｉｃａｌ
Ｎａｔｕｒｅ，１９７２．２３８：３７－３８ｐｈｏｔｏｌｙｓｉｓｏｆｗａｔｅｒａｔａｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒｅｌｅｃｔｒｏｄｅ．
【２】Ｓ．Ｎ．Ｆｒａｎｋ，Ａ．Ｊ．Ｂａｒｄ．Ｈｅｔｅｒｏｇｅｎｅｏｕｓｐｈｏｔｏｃａｍｌ”ｉｃｏｘｉｄａｔｉｏｎｏｆｃｙａｎｉｄｅａｎｄｓｕｌｆｉｔｅｉｎａｑｕｅｏｕｓｓｏｌｕｔｉｏｎｓａｔｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒｐｏｗｄｅｒｓ．Ｊ．Ｐｈｙｓ．Ｃｈｅｍ．，１９７７．８１：１４８４－１４８６
【３】Ｊ．Ｋ．Ｌｅｌａｎｄ，Ａ．Ｊ．Ｂａｒｄ．Ｐｈｏｔｏｃｈｅｍｉｓｔｒｙ
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【７】Ｒ．Ｗａｎｇ，Ｋ．Ｈａｓｈｉｍｏｔｏ，Ａ．Ｆｕｊｉｓｈｉｍａ．ｅｔ
ｓｕｒｆａｃｅｓ．Ａｄｖ．Ｍａｔｅｒ．，１９９８．１０：１３５－１３８ａ１．ＰｈｏｔｏｇｅｎｅｒａｔｉｏｎｏｆｈｉｇｈｌｙａｍｐｈｉｐｈｉｌｉｃＴｉ０２
【８］陈恒．可见光响应型改性纳米光催化剂的制备及其光催化活性研究：［硕士学位论文］．上海：上海交通大学环境一Ｉ：程系，２００７
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【ｌ７】Ｅ．Ｏ．Ｋｅｖｉｎ，Ｅ．Ｐｅｍａｓ，Ｊ．Ｓａｉｅｒｓ．ＴｈｅｉｎｆｌｕｅｎｃｅｏｆｍｉｎｅｒａｌｉｚａｔｉｏｎｐｒｏｄｕｃｔｓＯｉｌｔｈｅｃｏａｇｕｌａｔｉｏｎｏｆＴｉ０２ｐｈｏｔｏｃａｔａｌｙｓｔ．Ｌａｎｇｕｍｕｉｒ，１９９９．１５：２０７１－２０７６
【１８】ｃ．Ｙ．Ｗａｎｇ，Ｊ．Ｒａｂａｎｉ，Ｄ．ｗ．Ｂａｈｎｅｍａｎｎ，ｅｔ
ｆｏｒｍａｌｄｅｈｙｄｅｆｏｒｍａｔｉｏｎｆｒｏｍｍｅｔｈａｎｏｌｉｎａ１．ＰｈｏｔｏｎｉｃｅｆｆｉｃｉｅｎｃｙａｎｄｑｕａｎｔｕｍｙｉｅｌｄｏｆｔｈｅｐｒｅｓｅｎｃｅｏｆｖａｒｉｏｕｓＴｉ０２ｐｈｏｔｏｃａｔａｌｙｓｔｓ．Ｊ．Ｐｈｏｔｏｃｈｅｍ．Ｐｈｏｔｏｂｉ０１．Ａ，２００２．１４８：１６９―１７６
【１９】Ｌ．Ｓｕｎ，Ｊ．Ｒ．Ｂｏｌｔｏｎ．ＤｅｔｅｍｉｎａｔｉｏｎｏｆｔｈｅｑｕａｎｔｕｍｙｉｅｌｄｆｏｒｔｈｅｐｈｏｔｏｃｈｅｍｉｃａｌｇｅｎｅｒａｔｉｏｎｏｆｈｙｄｒｏｘｙｌｒａｄｉｃａｌｓｉｎＴｉ０２ｓｕｓｐｅｎｓｉｏｎｓ．Ｐｈｙｓ．Ｃｈｅｍ．，１９９６．１００：４１２７－４１３７
【２０】Ｄ．ＥＯｌｌｉｓ，Ｅ．Ｐｅｌｉｚｚｅｔｔｉ，Ｎ．Ｓｅｒｐｏｎｅ．Ｐｈｏｔｏｃａｔａｌｙｚｅｄ
Ｓｃｉ．Ｔｅｃｈｎ０１．，１９９１．２５：１５２２－１５２９ｄｅｓｔｒｕｃｔｉｏｎｏｆｗａｔｅｒｃｏｎｔａｍｉｎａｎｔｓ．Ｅｎｖｉｒ．
【２１】Ｔ．Ｓａｕｅｒ，ＧＣｅｓｃｏｎｅｔｏ
ｒｅａｃｔｉｖｅｄｙｅｓｉｎａＮｅｔｏ，Ｈ．Ｊ．Ｊｏｓ６，ｅｔａ１．ＫｉｎｅｔｉｃｓｏｆｐｈｏｔｏｃａｔａｌｙｔｉｃｄｅｇｒａｄａｔｉｏｎｏｆＴｉ０２ｓｌｕｒｒｙｒｅａｃｔｏｒ．Ｊ．Ｐｈｏｔｏｃｈｅｍ．Ｐｈｏｔｏｂｉ０１．Ａ，２００２．１４９（１―３）：１４７－１５４
ｓｔｕｄｉｅｓｏｆｗａｔｅｒｄｅｔｏｘｉｆｉｃａｔｉｏｎｉｎｆ２２】Ｄ．Ｂａｈａｎｅｍａｎｎ，Ｄ。Ｂｏｃｋｅｌｍａｎｎ，Ｒ．Ｇｏｓｌｉｃｈ．Ｍｅｃｈａｎｉｓｔｉｃ
ｉｌｌｕｍｉｎａｔｅｄＴｉ０２ｓｕｓｐｅｎｓｉｏｎｓ．ＳｏｌａｒＥｎｅｒｇｙＭａｔｅｒｉａｌｓａｎｄＳｏｌａｒＣｅｌｌｓ，１９９１，２４（１－４）：５６４－－５８３
【２３】Ｊ．ＧＹｕ，Ｙ．Ｒ．Ｓｕ，Ｂ．Ｃｈｅｎｇｅｔａ１．ＥｆｆｅｃｔｓｏｆｐｒＩｏｎｔｈｅｍｉｃｒｏｓｔｒｕｃｔｕｒｅｓａｎｄｐｈｏｔｏｃａｔａｌｙｔｉｃａｃｔｉｖｉｔｙｏｆｍｅｓｏｐｏｒｏｕｓｎａｎｏｃｒｙｓｔａｌｌｉｎｅｔｉｔａｎｉａｐｏｗｄｅｒｓｐｒｅｐａｒｅｄｖｉａｈｙｄｒｏｔｈｅｒｍａｌｍｅｔｈｏｄ．ＪｏｕｒｎａｌｏｆＭｏｌｅｃｕｌａｒＣａｔａｌｙｓｉｓＡ，２００６，２５８（１?２）：１０４～１１２
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