项目名称: TiO2纳米光催化材料的异质结构设计及界面研究

项目编号: No.50872076

项目类型: 面上项目

立项/批准年度: 2009

项目学科: 金属学与金属工艺

项目作者: 刘素文

作者单位: 齐鲁工业大学

项目金额: 30万元

中文摘要: 针对TiO2光催化剂只吸收紫外光和量子产率低的问题,本课题以能带理论、表面与界面理论以及光催化机理为依据,选择了ZrTiO4、CdS、Ag离子等第二组分与TiO2纳米薄膜和微粒进行异质结构设计,并对其制备工艺和光催化降解过程进行了研究。 TiO2异质结构纳米薄膜的研究结果表明,引入ZrTiO4过渡层能够有效抑制TiO2纳米颗粒长大,并且通过进一步的稀土和非金属离子掺杂扩展了其可见光吸收,较好解决了TiO2光催化剂同时实现“#23567;尺寸”#19982;“#32418;移”#30340;难点问题;以Ag为过渡层的TiO2异质结构薄膜通过等离子体的共振效应,有效提高了TiO2在紫外光的吸收,大大提高了量子产率。异质结构纳米微粒的研究表明,制备的上转换剂Y2O3:Yb3+,Tm3+与TiO2复合后形成核-壳式复合粉末,可以将太阳光中的红外光或可见光转换成能被TiO2吸收利用的紫外光,大大提高TiO2在太阳光下的光催化降解能力;以等离子体光催化剂Ag@AgI与TiO2纳米带复合以及窄禁带半导体CdS对p-n型光催化剂Sr(Zr1-xYx)O3/TiO2修饰,都可通过其界面行为促进光催化剂光生电子-空穴的有效分离。

中文关键词: 异质结构;光催化;可见光

英文摘要: Owning to the problems of only UV light absorption and low quantum efficiency for TiO2 photocatalyst, the second components such as ZrTiO4、CdS、Ag etc. have been chosed to form the heterostructures with TiO2 thin film and nanoparticles based on the theory of energy band、surface and interface and the photocatalysis mechanism. The preparation technique and photocatalytic degradation process have also been investigated. The grain size of the TiO2 thin film could be inhibited by introducing the ZrTiO4 layer and its absorption could be expanded to the visible light region by rare earth and non-metal ions doping. This method could well resolved the difficult point of realizing both the "small size" and "red-shift" for TiO2 photocatalysts. The absorption of TiO2 thin film in UV light and quantum efficiency could be boosted by introducing plasmonic Ag nanoparticles. The formation of core-shell structured Y2O3:Yb3+,Tm3+@TiO2 could convert the infrared light or visible light into the UV light and greatly enhance the absorption of TiO2 in UV light and photocatalytic degradation ability under sunlight. The effective inhibition of the eletron-hole recombition could be achieved by the combination of the plasmonic Ag@AgI photocatalyst with TiO2 nanobelts and modification of p-n photocatalyst Sr(Zr1-xYx)O3/TiO2 by CdS nanoparticles.

英文关键词: Heterostructure; Photocatalysis; Visible light

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