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如何使用鈦酸鍶 |
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| 通過帶隙調(diào)制使它們的吸收邊從紫外區(qū)移到可見區(qū)將提升光催化劑的性能。另一方面，在光催化過程中電子空穴對的利用效率往往很低，絕大部分光生載流子發(fā)生復(fù)合，最后以熱的形式散失。阻止光生載流子復(fù)合，提高它們的利用效率，也是光催化研究的主要工作之一。 圍繞以上兩點(diǎn)，本工作對STO的能帶結(jié)構(gòu)進(jìn)行調(diào)制，以實(shí)現(xiàn)增強(qiáng)的寬譜光催化。為了便于研究內(nèi)在機(jī)制，選擇以STO晶片為研究對象。首先，深入系統(tǒng)研究了低能(1．5 keV)氮離子束轟擊對STO表面結(jié)構(gòu)、組分和光催化活性的影響，確定了氮摻雜鈦酸鍶(STO-N)樣品制備的最佳條件。 實(shí)驗(yàn)顯示，STO-N活性和樣品制備溫度及注入劑量關(guān)系密切。高襯底溫度是獲取高催化活性的必要條件。溫度的影響是兩方面的：高溫有助于STO．N的結(jié)晶，但過高的溫度不利于氮的摻雜，最佳襯底溫度在1000 K左右。注入劑量的影響也是兩方面的：氮摻雜濃度和注入劑量相關(guān)，但過高的劑量又不利于STO—N結(jié)晶，實(shí)驗(yàn)顯示最佳的注入劑量約為5．6x1018／cm2。最佳條件下，STO．N中氮摻雜濃度達(dá)12．6 at．％，高分辨電子透鏡分析顯示STO．N保持鈣鈦礦結(jié)構(gòu)。氮離子轟擊后STO—N吸收邊紅移至約540 nm。 光電子能譜和接觸角分析顯示氮離子轟擊還引入了表面缺陷，增加了光反應(yīng)活性位。高濃度替代型氮摻雜和表面缺陷共同導(dǎo)致了STO-N中顯著的紫外和可見光催化。原子力顯微鏡觀察顯示STO．N表面粗糙度略有增加，但表面積基本不變。其次，我們發(fā)現(xiàn)了氮?dú)錃?H，：N，=5％：95％)中退火并淬冷顯著增強(qiáng)STO的紫外光催化活性，采用紫外可見吸收譜、光致發(fā)光、電子自旋共振、光電子能譜、原子力顯微鏡及接觸角測量，澄清了摻氫鈦酸鍶(STO．H)中光催化增強(qiáng)的原因：氫原子鈍化了和氧缺陷有關(guān)的發(fā)光復(fù)合中心，飽和了含未配對電子的活性缺陷，氫化也會產(chǎn)生少量氧空位缺陷，但是接觸角測量顯示樣品表面吸附?jīng)]有明顯變化。 我們也研究高壓氫化的STO，沒有發(fā)現(xiàn)吸收邊的紅移和可見光催化活性，紫外光催化活性略有增加。我們的結(jié)果顯示國外報(bào)導(dǎo)的黑色Ti02中的現(xiàn)象不具有普遍意義，高壓氫化形成黑色Ti02過程中可能還有一些未知的因素起關(guān)鍵作用。最后，使用化學(xué)沉積的方法在STO表面生成了A2納米顆粒，所制備的A‖s’m吸收450—650 rim的可見光。在AeCsvo中觀察到了顯著的表面等離子共萬方數(shù)據(jù) 摘要振增強(qiáng)的可見光催化。適當(dāng)?shù)腁2納米顆粒沉積同時(shí)也增強(qiáng)了STO的紫外光催化�；趯�(shí)驗(yàn)分析，我們提出了Ag／S’FO表面等離共振的多光子吸收模型。 |