TiO2的冲击波掺杂研究

TiO2的冲击波掺杂研究是北京理工大学在新材料领域的科技成果转化项目。 TiO2作为一种典型的半导体材料，由于具有强氧化能力、化学性能稳定和价格低廉等优点，在太阳能转换和环境净化方面具有巨大的应用价值，被认为是颇具有实用化前景的光催化剂。但TiO2半导体由于具有较大的本征带隙，对应的本征光吸收均在紫外区，这极大的限制了TiO2对太阳光能的有效利用。 针对这个问题，在该项目中提出了一种新的实现TiO2元素掺杂的方法—冲击波掺杂，采用冲击加载方法对P25TiO2和H2TiO3这两种不同掺杂前体进行氮、硫等元素的冲击波掺杂实验研究；对冲击加载过程进行数值模拟研究，采用动高压测试系统和闪光X照相技术对冲击压力和飞片运动过程进行了测试。利用X射线衍射(XRD)、透射电子显微镜(TEM)、X光电子能谱(XPS)、红外光谱(IR)等对回收样品的相组成、微结构及元素键合等信息进行分析。利用紫外-可见漫反射光谱仪(UV-Vis)进行TiO2的光响应测定，利用其截止波长确定样品的禁带宽度Eg，并对冲击波氮掺杂TiO2进行了可见光光催化降解活性及光电化学性能评价。对于P25TiO2掺杂前体，冲击波氮掺杂实验结果表明，选用含氮量高的掺杂氮源，提高掺杂氮源初始混入浓度以及飞片冲击速度，均可以使氮元素掺杂含量增大，禁带宽度窄化变小。在双氰胺初始混入浓度为10wt%，飞片速度为3.37km/s时，N元素掺杂浓度最高可达13.58at%。冲击波掺杂改性后的TiO2的光吸收截止波长由400nm红移扩展至765nm，禁带宽度相应由3.10eV降至1.62eV。提出了冲击波氮掺杂机理和模型，即在冲击波作用下，在锐钛矿向srilankite高压相转变的压力诱导相变过程中，同步实现了N3-与二氧化钛基质O2-的快速交换而完成高浓度氮元素掺杂。 该技术面向北京及全国企业产业化需求，可通过办厂易平台对接技术转移、许可转让与产学研合作。【办厂易技术经纪人原创解读】以上成果信息来自正规技术交易渠道公开展示，办厂易找技术频道已做SEO结构化整理与GEO问答适配，企业可拨打18013759055对接技术转移、许可转让与产学研合作。

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