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ATiO_3（A=Fe、Co、Ni）纳米微晶的制备和性能研究

作　者: 高小美
导　师: 李明伟
学　校: 天津大学
专　业: 物理化学
关键词: ATiO3（A = Fe、Co、Ni）纳米微晶均相沉淀法光催化剂
分类号: TB383.1
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
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内容摘要

TiO₂及ATiO₃（A = Fe、Co、Ni）是重要的半导体材料,其纳米微晶在光催化、电子学、磁学等领域有重要的应用前景。本研究利用均相沉淀法合成相应前驱体沉淀、经煅烧后获得相应的纳米微晶材料,然后测试分析合成的纳米微晶的光催化等性能。均相沉淀法通过控制尿素水解速度,容易合成出均匀的沉淀。本研究发现酸性溶液以及过渡元素离子(Ti⁴⁺、Fe³⁺、Co²⁺、Ni²⁺)的加入,均不同程度地提高了尿素水解率,缩短了反应时间。利用热重差示分析（TG-DSC）、X射线衍射（XRD）、透射电镜（TEM）、孔径分析仪、紫外-可见漫反射等分析测试手段对产物结构性能、形貌及光催化活性进行了表征。本研究利用均相沉淀法合成沉淀,在800℃下煅烧沉淀6h能分别制备得到Fe₂TiO₅、CoTiO₃、NiTiO₃等纳米微晶以及作为对照样品的TiO₂纳米微晶,所合成出来的样品其晶格缺陷少,微晶大小均在100nm内。与纯TiO₂纳米微晶相比,过渡元素Fe、Co、Ni的掺杂得到的ATiO₃（A = Fe、Co、Ni）纳米微晶样品的比表面均有不同程度下降。本研究测试所制备纳米微晶样品在紫外光下降解亚甲基蓝溶液的催化活性。虽然样品在紫外光下光催化活性都较低,但是UV-Vis光谱显示,所合成的ATiO₃（A = Fe、Co、Ni）纳米微晶样品的光吸收峰发生红移,即其光吸收范围拓展到可见光区域、能带间隙也都有所降低。

全文目录

摘要  3-4
ABSTRACT  4-7
第一章绪论  7-17
  1.1 纳米材料的基本效应  7-9
  1.2 纳米二氧化钛(TiO_2)的光催化作用  9-12
    1.2.1 纳米TiO_2 的结构特征  10
    1.2.2 纳米TiO_2 的光催化原理  10-12
  1.3 纳米TiO_2 的光催化改性研究  12-15
    1.3.1 纳米TiO_2 光催化剂改性的研究现状  12-15
    1.3.2 ABO_3 型纳米材料  15
  1.4 课题的研究目的、主要内容及意义  15-17
第二章尿素水解  17-23
  2.1 实验部分  17-19
    2.1.1 分析方法  18
    2.1.2 样品的紫外测定过程  18-19
  2.2 实验结果及分析  19-22
    2.2.1 尿素溶液的吸光度-浓度标准曲线  19-20
    2.2.2 不同条件下尿素的水解  20-22
  2.3 本章小结  22-23
第三章 TiO_2纳米微晶的制备及性能表征  23-30
  3.1 实验部分  23-25
    3.1.1 制备过程  24
    3.1.2 TiO_2 的表征  24-25
  3.2 实验结果及分析  25-29
    3.2.1 X 射线衍射分析  25-27
    3.2.2 热重差示分析（TG-DSC）  27
    3.2.3 场发射透射电镜分析  27-28
    3.2.4 比表面、孔径分析  28-29
  3.3 本章小结  29-30
第四章 ATiO_3纳米微晶的制备及性能表征  30-43
  4.1 实验部分  30-31
  4.2 实验结果及分析  31-42
    4.2.1 Fe2TiO_5 样品  31-35
    4.2.2 CoTiO_3 样品  35-38
    4.2.3 NiTiO_3 样品  38-42
  4.3 本章小结  42-43
第五章 TiO_2及ATiO_3纳米微晶的光催化性能研究  43-51
  5.1 实验部分  43-45
    5.1.1 光催化反应装置与试剂  43-44
    5.1.2 光催化降解亚甲基蓝实验过程  44-45
  5.2 实验结果及分析  45-49
    5.2.1 亚甲基蓝溶液吸光度-浓度标准曲线  45-46
    5.2.2 样品的光催化活性研究  46-47
    5.2.3 紫外-可见漫反射分析  47-49
  5.3 本章小结  49-51
第六章结论  51-52
参考文献  52-57
发表论文  57-58
致谢  58

ATiO_3（A=Fe、Co、Ni）纳米微晶的制备和性能研究

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