二氧化钛属于宽禁带半导体，其物理性能优良、稳定性好，并且具有环境相容性强、成本低等特点[1]。二氧化钛的带隙包含金红石晶型的3.0eV和锐钛矿的3.2eV，禁带宽度都比较大，故而TiO2只能用紫外线激发。但太阳光中包含大部分的红外线其次是可见光，只有小些部分是紫外线，使TiO2作为光催化剂在大范围产业实践中运用面临低效利用太阳光的问题[2]。本文以氮掺杂二氧化钛( N-TiO2 )作为光催化剂，亚甲基蓝作为目标污染物，利用氙灯光源系统模拟可见光源，研究N-TiO2 在可见光源条件下，光催化氧化降解亚甲基蓝的效果。当设置亚甲基蓝的初始浓度在10 mg/L时，煅烧温度500℃，氮掺杂比例11较优的反应条件下，N-TiO2光催化氧化降解亚甲基蓝的效率可达到88.4％以上。本文的实验结果表明: 为了TiO2能更加有效利用太阳能，可以采用氮掺杂使TiO2改性的方法让TiO2的光催化性能得到提升。
目录
摘要1
关键词1
Abstract1
Key words1
引言2
1材料与方法2
1.1实验试剂与仪器 2
1.1.1实验试剂 2
1.1.2实验仪器2
1.2实验方法2
1.2.1样品制备2
1.2.2光催化降解实验 3
1.2.3亚甲基蓝溶液的标准曲线3
1.2.4分析方法3
1.3样品表征3
1.3.1透射电镜（TEM）4
1.3.2扫描电镜（SEM）4
1.3.3X射线衍射（XRD）4
2结果与分析4
2.1样品表征分析4
2.1.1透射电镜分析（TEM）4
2.1.2扫描电镜分析（SEM）4
2.1.3X射线衍射分析（XRD）4
2.2TiO2光催化剂光催化降解亚甲基蓝5
2.2.1煅烧温度对TiO2的光催化性能影响5
2.3氮掺杂TiO2光催化剂光催化降解亚甲基蓝6
2.3.1煅烧温度对NTiO2的光催化性能影响6
2.4不同氮掺杂比例TiO2光催化剂光催化降解亚甲基蓝 *51今日免费论文网|www.jxszl.com +Q: ^351916072# 
7
2.4.1氮掺杂比例对NTiO2的光催化性能7
3结论8
3.1本文小结8
3.2展望8
致谢9
参考文献10
氮掺杂二氧化钛的制备及其光催化性能研究
引言
引言
为了社会、经济、科技等各方面的发展与进步以及满足人们日常生活的需要，探讨出水资源的利用与水环境的污染问题的解决方案越来越受到重视[3]。日常生活和工厂生产制造的过程中，排放出污染水环境的物质不计其数，本文实验中利用到的模拟污染物亚甲基蓝就是水环境常见污染物之一。亚甲基蓝在一般情况下是呈蓝色的一种水溶液，用氨水等还原剂可以把蓝色亚甲基蓝水溶液还原为无色。故实验过程中，也能通过它色度的变化，由蓝色变为无色作为一种判断方法。亚甲基蓝可以在纺织制造业中作为生物染料使用，也可以作为化学指示剂或者药品使用，但是它带来的污染问题也较多。如果排放染料等污水中含有亚甲基蓝，则会使废水的色度变得比较深，而且含有这类污染物的废水没有经过一系列的处理达标后就排放到外界，必定会对水环境构成污染威胁。现如今人们运用的去除有机类污染废水的方法多种多样，但是各类处理方法都有缺陷。例如最先提出的用物理方法去除水污染，事实上并不能非常有效地处理污水，并且还会产生二次水体的污染。虽然再后来提出用生物方法去除水污染，它即便可以破坏并降解有机类的污染物，但是这种方法要么降解周期比较长，要么就是许多结构较为复杂的污染物不能被完全得到降解。因此，这两个方法在处理水体污染方面的应用也就被大大地限制了。所以，化学处理法被运用到水体污染处理，光催化降解法则是化学处理水污染方法中较为新颖的污水处理法，这种工艺方法解决了常规的化学处理方法中的某些常用氧化剂价格昂贵，不能循环使用等问题[4]。光催化降解法的原理在于用这种方法处理过程中能够产生具有强氧化性的自由基，而这种自由基是有效去除水体中的有机类污染物质的关键。光催化降解法的不可缺少的部分就是要利用光催化剂去处理污染水体，中外古今的研究过程发现二氧化钛可以作为这类处理方法的光催化剂使用。二氧化钛是两性氧化物，呈白色固体或者白色粉末状，它一般作为白色无机颜料为人们所熟知。它不仅具有无毒的特点，它的不透明性、物理性能、环境相容性、白度和稳定性以及光亮度也是被认为最佳的，综合性能非常优秀[5]。因此，二氧化钛在各个领域都能广泛应用，成本较低，本文实验中主要展示的是它在光催化领域的运用。虽然TiO2可作为光催化氧化工艺方法中常用的催化剂，但是它属于宽禁带半导体，在可见光条件下的处理效果并不是十分理想，所以通常需要进行元素掺杂即通过与其他的物质结合的方法，来弥补这项缺陷以便来提高它在光催化领域的利用效果。本文实验中用常见的溶胶凝胶法制备二氧化钛的方法，以氮元素（脲中的N）掺杂后的TiO2作为催化剂，以氙灯光源系统模拟可见光光源，采用光催化法来处理水中的亚甲基蓝。主要考察了实验制备的NTiO2光催化降解亚甲基蓝的效率，分别研究了不同材料煅烧温度与不同氮掺杂比例因素下对其光催化性能的影响，旨在为利用TiO2作为光催化剂去除水体中某些污染物的相关技术提供参考[6]。
1 材料与方法
1．1 实验试剂与仪器
1．1.1 实验试剂
实验试剂：钛酸四正丁酯（[CH3(CH2)3O]4）Ti）、羟丙基纤维素（HPC）、脲（CO（NH2）2）、无水乙醇（CH3CH2OH）、亚甲基蓝（C16H18ClN3S）、自制蒸馏水。
1．1.2 实验仪器
实验仪器：紫外分光光度计、HJ6A六联数显恒温磁力搅拌器、离心机、电子天平、电热鼓风干燥箱、马弗炉、氙灯光源系统。
1．2 实验方法
1．2．1 样品制备
TiO2的制备：将0.2 g羟丙基纤维素（HPC）溶于50 mL无水乙醇中得A液，在恒温磁力搅拌中加入0.3 mL水和0.85 mL钛酸四正丁酯（TBOT）得B液，混合搅拌270 min后，将混合溶液采用10000 r/min的高速离心机离心3 min，取出倒出上清液加入无水乙醇洗样，如此洗涤三次后，把样品放入电热鼓风干燥箱烘干取出后，于马弗炉中400℃煅烧3 h，然后自然冷却后取出，用玛瑙研钵研磨后得到纯TiO2粉末，标记为样品TiO2。
NTiO2的制备：用（1）中方法制备所得未煅烧的烘干样品中加入脲粉末，N与Ti摩尔比为1:1、1:2、2:1，于马弗炉中400℃煅烧3 h，然后自然冷却后取出，用玛瑙研钵研磨后得到不同氮掺杂比例的TiO2粉末，标记为样品NTiO2。

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