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研究生: 林冠宏
Lin, Guan-Hong
論文名稱: I. 摻雜硼或氮的二氧化鈦:製備及可見光催化 II. 2,4-二溴吡啶於銅(100)上斷裂碳-溴鍵的理論探討
I. B and/or N-doped TiO2: Synthesis and Visible-light Catalysis II. Theoretical Study on C-Br Bond Scission of 2,4-Dibromopyridine on Cu(100)
指導教授: 林榮良
Lin, Jong-Liang
學位類別: 碩士
Master
系所名稱: 理學院 - 化學系
Department of Chemistry
論文出版年: 2013
畢業學年度: 101
語文別: 中文
論文頁數: 100
中文關鍵詞: 二氧化鈦光催化銅(100)2,4-二溴吡啶
外文關鍵詞: Titanium dioxide, Photocatalyzation, Cu(100), 2,4-Dibromopyridine
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  • 二硼化鈦、氮化鈦於硝酸水溶液中經水熱反應可製備二氧化鈦,在特定條件下能分別產生含雜元素的銳鈦礦相(含硼、氮元素)與金紅石相(含氮元素)二氧化鈦。混合的前趨物則可生成混合晶相的二氧化鈦,具有硼與氮雜質,且有最佳的可見光催化能力,包括降解亞甲藍以及水中產氫氧自由基。
    密度泛函理論計算了2,4-二溴吡啶分子在銅(100)表面最可能的吸附結構、斷裂碳-溴鍵的反應路徑以及能量學,這些結果有助於瞭解2,4-二溴吡啶在銅表面上的化學過程。

    Hydrothermal treatments of titanium diboride or titanium nitride in nitric acid aqueous solutions have been performed to prepare heteroelement-doped titanium dioxide with anatase phase (containing elements B and N) or rutile phase (containing element N) respectively. Mixture of these two precursors give rise to mixed crystals, containing boron and nitrogen impurity and having the highest visible-light activity, including degradation of methylene blue and formation of hydroxyl radical in water.
    The computation based on density functional theory has been investigated for 2,4-dibromopyridine (2,4-DBP) / Cu(100) system to obtain the adsorption geometries, C-Br bond dissociation pathways, and related energetics. These results assist in understanding the chemical processes of 2,4-DBP on copper surfaces.

    I. 摻雜硼或氮的二氧化鈦:製備及可見光催化 1 第1章 二氧化鈦光觸媒簡介 2 1.1 縱觀光催化 2 1.2 晶體結構與能帶結構 5 1.3 研究動機 9 第2章 實驗方法 11 2.1 藥品與儀器設備 11 2.2 合成步驟 12 2.2.1 合成二氧化鈦的初步測試 12 2.2.2 以二硼化鈦為前趨物製備二氧化鈦 12 2.2.3 以氮化鈦為前趨物製備二氧化鈦 13 2.2.4 以二硼化鈦與氮化鈦混合物製備二氧化鈦 13 2.3 儀器原理介紹與產物鑑定 14 2.3.1 漫反射吸收光譜(diffuse reflection spectrum) 14 2.3.2 X光粉末繞射(X-ray diffraction,XRD) 14 2.3.3 化學分析電子譜(electron spectroscopy for chemical analysis,ESCA) 15 2.3.4 表面積與孔洞吸附分析 16 2.3.5 穿透式電子顯微(transmission electron microscope,TEM) 17 2.4 可見光降解亞甲藍 19 2.5 螢光法追縱氫氧自由基 20 第3章 結果與討論 22 3.1 合成二氧化鈦的初步測試 22 3.2 產物鑑定 23 3.2.1 漫反射吸收光譜 24 3.2.2 X光粉末繞射 25 3.2.3 化學分析電子譜(ESCA) 28 3.2.4 表面積與孔洞吸附分析 31 3.2.5 穿透式電子顯微鏡 33 3.3 可見光降解亞甲藍 35 3.4 螢光法追縱氫氧自由基 42 3.5 文獻上的理論輔佐 44 第4章 結論 48 II. 2,4-二溴吡啶於銅(100)上斷裂碳-溴鍵的理論探討 49 第1章 計算化學入門 50 1.1 從頭算演算法 50 1.2 半經驗法 51 1.3 密度泛函理論 51 第2章 實驗方法 55 2.1 DMol3計算程式 55 2.1.1 單點能量計算 55 2.1.2 幾何結構最佳化 56 2.1.3 分子動態模擬 56 2.1.4 搜尋過渡狀態 56 2.1.5 過渡狀態最佳化 57 2.1.6 過渡狀態確認 57 2.2 程式參數與操作步驟 58 2.2.1 建立晶格面 58 2.2.2 畫分子結構 59 2.2.3 結構最佳化(Geometry Optimization) 59 2.2.4 過渡狀態搜尋(TS Search) 60 2.2.5 過渡狀態確認(TS Confirmation) 61 2.2.6 計算能量(紅外線振動吸收光譜) 61 2.3 技巧與原則 62 2.3.1 分子吸附 62 2.3.2 化學鍵斷裂 63 2.3.3 過渡狀態 63 第3章 結果與討論 65 3.1 分子吸附 65 3.2 化學鍵斷裂 67 3.3 紅外光振動吸收光譜 74 第4章 結論 76 參考文獻 79 附錄一、PDF(POWDER DIFFRACTION FILE) 82 附錄二、理論計算全部結果 84

    [1] Spurr R A, Myers H. Anal. Chem., vol.29, pp.760-762, 1957
    [2] Fujishima, A., Honda, K. Nature, vol.37, p.238, 1972
    [3] J. H. Scofield, Hartree-Slater Subshell Photoionization Cross-Sections at 1254 and 1487 eV, Journal of Electron Spectroscopy and Related Phenomena, vol.8, pp.129-137, 1975
    [4] Burdett, J. K., Hughbands, T., Gordon, J. M., Richardson, J. W., Jr., Smith, J. V. J. Am. Chem. Soc., vol.109, p.3639, 1987
    [5] Augustynski, J. Electrochim. Acta, vol.38, p.43, 1993
    [6] Jose C. Barreto, Gregory S. Smith, Nathaniel H.P. Strobel, Pamela A. McQuillin , Thomas A. Miller, Terephthalic acid: a dosimeter for the detection of hydroxyl radicals in vitro, Life Sciences, vol.56, no.4, pp.89-96, 1995
    [7] Cao, L., Spiess, F. J., Huang, A., Suib, S. L. J. Phys. Chem. B, vol.103, p.2912, 1999
    [8] Ammar Houas, Hinda Lachheb, Mohamed Ksibi, Elimame Elaloui, Chantal Guillard, Jean-Marie Herrmann, Photocatalytic degradation pathway of methylene blue in water, Applied Catalysis B: Environmental, vol.31, pp.145-157, 2001
    [9] Tianyong Zhang, Toshiyuki Oyama, Akio Aoshima, Hisao Hidaka, Jincai Zhao, Nick Serpone, Photooxidative N-demethylation of methylene blue in aqueous TiO2 dispersions under UV irradiation, Journal of Photochemistry and Photobiology A: Chemistry, no.140, pp.163-172, 2001
    [10] Lin, J.-L. J. Chin. Chem. Soc., vol.60, p.457, 2002
    [11] Gu Y., Qian Y., Chen L., Zhou F. "A mild solvothermal route to nanocrystalline titanium diboride" J. Alloy. Compd. vol.352, p.325, 2003
    [12] Andrea A. Hoffmann, Silvio L. P. Dias, Jordana R. Rodrigues, Flavio A. Pavan, Edilson V. Benvenutti, Eder C. Lima, Methylene Blue Immobilized on Cellulose Acetate with Titanium Dioxide: an Application as Sensor for Ascorbic Acid, J. Braz. Chem. Soc., vol.19, no.5, pp.943-949, 2008
    [13] Gang Liu, Yanning Zhao, Chenghua Sun, Feng Li, Gao Qing Lu, Hui-Ming Cheng, Synergistic Effects of B/N Doping on the Visible-Light Photocatalytic Activity of Mesoporous TiO2, Angewandte Chemie, no.47, pp.4516-4520, 2008
    [14] Fei Huang, Zhengyi Fu, Aihua Yan, Weimin Wang, Hao Wang, Yucheng Wang, Jinyong Zhang, Yibing Cheng and Qingjie Zhang, Facile Synthesis, Growth Mechanism, and UV-Vis Spectroscopy of Novel Urchin-like TiO2/TiB2 Heterostructures, Crystal Growth and Design, vol.9, pp.4017-4022, 2009
    [15] V. M. Zainullina, V. P. Zhukov, M. A. Korotin, E. V. Polyakov, Effect of Doping by Boron, Carbon, and Nitrogen Atoms on the Magnetic and Photocatalytic Properties of Anatase, Physics of the Solid State, vol.53, no.7, pp.1353-1361, 2011
    [16] Dong-Lin Shieh, Yi-Shiue Lin, Jia-Hau Yeh, Sian-Cong Chen, Bo-Chiuan Lin and Jong-Liang Lin, N-doped, porous TiO2 with rutile phase and visible light sensitive photocatalytic activity, Chem. Commun., vol.48, pp.2528-2530, 2012
    [17] Atkins, P. W. Physical Chemistry, Oxford University, 1994.
    [18] Gratzel M. Heterogeneous Photochemical Electron Transfer. CRC Press, Baton Rouge, FL, 1998.
    [19] Jeffrey I. Steinfeld, Joseph S. Francisco, William L. Hase, Chemical Kinetics and Dynamics, Prentice Hall, Upper Saddle River, New Jersey, p.194, 1999
    [20] 徐明毅(2007),「2-鹵化乙醇在Cu(100)及O/Cu(100)表面上的反應路徑:密度泛函理論研究」,國立成功大學化學系碩士班碩士論文
    [21] 林書寬(2012),「3-氯丙醇/Ni(111)和C6-xNx(x=0-3)/Cu(100)表面研究」,國立成功大學化學系碩士班碩士論文
    [22] 江元生著,結構化學,五南圖書,臺北市,頁411,1999年
    [23] 高濂、鄭珊、張青紅著,奈米光觸媒,五南圖書,台北市,頁60-61、143、37、36、55、157,2004年
    [24] Charles Kittel著,洪連輝、劉立基、魏榮君譯,固態物理學導論,高立圖書,臺北縣新莊市,頁197、198,2009年
    [25] 「http://en.wikipedia.org/wiki/Titanium_diboride」,2013年
    [26] 「http://en.wikipedia.org/wiki/Titanium_nitride」,2013年
    [27] 「http://ruby.colorado.edu/~smyth/min/tio2.html」,2013年
    [28] 「http://srdata.nist.gov/xps/Default.aspx」,2013年
    [29] 「http://www.geocities.jp/ohba_lab_ob_page/structure6.html」,2013年
    [30] 李積琛,固態化學課程講義,國立交通大學,臺灣,3-1,頁12,2006年

    下載圖示 校內:2018-08-28公開
    校外:2018-08-28公開
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