氮掺杂纳米TiO2的水热合成及其掺杂机理研究

本项目拟采用水热法一步实现锐钛矿型氮掺杂纳米TiO2粉体的合成与制备。以TiOSO4与含氮有机物组成的水热反应体系为基础，系统研究水热工艺参数以及反应物配比浓度等对纳米TiO2晶粒形核、长大、晶型等的影响；以第一原理计算氮掺杂对TiO2结构中电子在费米能级附近的态密度、电子密度实空间分布和能隙宽度等的影响规律，找出掺杂效应的主要影响因素。研究氮掺杂对TiO2晶格畸变和热稳定性的影响，把粉体相变温度提高到800摄氏度；研究粉体的晶型组成、掺氮量、晶粒大小、结晶、表面形貌等对光吸收范围的影响规律；研究粉体的性能对有机物（如亚甲基蓝）在紫外-可见光波段辐照下的降解能力；基于上述研究，掌握水热反应体系和工艺参数对掺氮纳米TiO2形核、长大、晶型的影响规律，实现锐钛矿型掺氮纳米TiO2的成功合成，使制备出的粉体的吸收边红移到600nm。