铋和氮共掺杂TiO_2的制备及光催化性能的研究.docx

铋和氮共掺杂TiO_2的制备及光催化性能的研究
题目：铋和氮共掺杂TiO2的制备及光催化性能的研究
概述：
随着环境污染问题的日益加剧，光催化技术在环境污染治理中的作用越来越受到关注。二氧化钛光催化材料具有优异的光催化性能，已被广泛应用于环境污染物的降解。钛氧化物的光催化性能受晶格结构和掺杂物的影响。因此，对掺杂二氧化钛的研究具有极大的意义。
本文主要研究了铋和氮共掺杂TiO2光催化材料的制备及其催化性能。通过溶胶-凝胶法和高温焙烧制备出铋和氮共掺杂TiO2，采用X射线衍射仪、扫描电子显微镜、紫外-可见吸收光谱、荧光光谱和光催化实验等多种手段对其进行表征，并研究其催化降解甲基橙的光催化性能。
研究结果表明，通过掺杂铋和氮，成功实现了TiO2的能带结构调节，并改善了其光吸收和荷载量，从而提高了光催化性能。X射线衍射分析表明，铋和氮共掺杂对TiO2晶格结构无显著影响。电子显微镜图像显示，TiO2微晶体通过铋和氮掺杂发生了表面结构变化，粒径减小，助催化剂的表面积增大。紫外-可见吸收光谱证明，铋和氮共掺杂TiO2具有更好的光吸收性能。荧光光谱表明，铋和氮共掺杂TiO2的荷载量更大。
在光催化实验中，铋和氮共掺杂TiO2表现出了优异的光催化降解甲基橙的性能。在紫外光和可见光照射下，60分钟内的去除率分别约为92%和78%，显著高于未掺杂的TiO2。经过5次循环实验，铋和氮共掺杂TiO2的光催化性能变化较小，表明其稳定性较高。
总结：
本文通过溶胶-凝胶法和高温焙烧制备了铋和氮共掺杂TiO2光催化材料，并对其进行了多种表征，研究了其催化降解甲基橙的光催化性能。结果表明，铋和氮共掺杂能够显著提高TiO2的光吸收和荷载量，从而改善了其光催化性能。在光催化实验中，铋和氮共掺杂TiO2表现出了优异的光催化降解甲基橙的性能，并且稳定性较高。这为二氧化钛材料的掺杂提供了一种新途径，有望在环境污染治理中得到广泛应用。