铁掺杂二氧化钛纳米管的制备及其光催化与电性能研究

发布时间：2016-12-05 09:35

  本文关键词：铁掺杂二氧化钛纳米管的制备及其光催化与电性能研究，由笔耕文化传播整理发布。

《吉林大学》 2015年

铁掺杂二氧化钛纳米管的制备及其光催化与电性能研究

高晓曦  

【摘要】：近年来，随着工业的快速崛起和科技的飞速发展，二氧化钛半导体材料因其廉价、无毒、结构稳定等特点进入人们的视野。二氧化钛不仅是性能优异的颜料，更是催化效率高的光催化剂，并是充放电电压高的锂离子负极材料。但是其作为光催化剂时，其能带较宽，对光源具有选择性，而作为锂离子电池负极材料时，其理论容量又相对较低。本文针对以上缺点，通过对二氧化钛进行掺杂改性，以提高其催化活性和电化学性能。 （1）以钛酸四丁酯为钛源，通过溶胶-凝胶法制备纳米二氧化钛，并加入不同浓度的铁掺杂物质（九水合硝酸铁），并经烘干、煅烧，将产物在碱性溶液里水热反应以制备性能优异的二氧化钛纳米管。并通过控制掺杂量、煅烧温度、煅烧时间研究其对二氧化钛形貌、光催化活性、电化学性能的影响。 （2）通过X射线衍射（XRD）、透射电镜（TEM）、EDS等表征分析，研究掺杂浓度、煅烧温度、煅烧时间对二氧化钛纳米管的影响。研究发现，当铁掺杂量为1.5%，并将样品于500℃煅烧3.5h后所制备的二氧化钛为纳米管，管长为100nm左右，且为金红石与锐钛矿的混晶相。 （3）研究不同铁掺杂量、不同煅烧温度及煅烧时间对二氧化钛纳米管光催化性能的影响，通过设计单因素实验以及正交实验，来确定最佳工艺参数。实验发现，Fe1.5%-TiO2在煅烧温度为500℃，煅烧时间为3.5h时，光催化效率最高，在汞灯照射下降解亚甲基蓝经60min后，降解率达98.8%。 （4）对比研究纯二氧化钛、掺杂Fe-1%、Fe-1.5%、Fe-2%二氧化钛的锂电性能，研究发现，掺杂Fe-1.5%时，其锂电性能优异，在0.2C下，首先放电比容量为265mAh/g，经过100圈循环后，其容量仍保持在195mAh/g。而过多铁离子的存在会影响到锂离子在晶体表面的脱嵌，从而影响离子扩散速度，，使其容量下降。

【关键词】：
【学位授予单位】：吉林大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TQ134.11;TB383.1
【目录】：

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