TiO2的摻雜改性及其光催化性能研究.pdf

1、二氧化鈦是一種應(yīng)用非常廣泛的材料，其無(wú)毒穩(wěn)定且廉價(jià)易得，在環(huán)境和能源這兩大備受關(guān)注的領(lǐng)域都有很理想的表現(xiàn)。其中光催化可以將傳統(tǒng)方法難以降解的有機(jī)污染物分解為水和二氧化碳等簡(jiǎn)單的對(duì)環(huán)境無(wú)害的物質(zhì)，是很有前景的應(yīng)用方向。單純的TiO2禁帶較寬，可見(jiàn)光的利用率低，光生電子和空穴的復(fù)合率較高，且易轉(zhuǎn)變?yōu)榇呋钚暂^弱的金紅石結(jié)構(gòu)，限制了TiO2材料在光催化領(lǐng)域的進(jìn)一步應(yīng)用。本文通過(guò)對(duì)TiO2的結(jié)構(gòu)調(diào)控和及組分摻雜對(duì)TiO2改性，深入研究TiO2的

2、合成方法、微觀結(jié)構(gòu)、光學(xué)、光催化性能及相關(guān)的理論機(jī)制。主要研究?jī)?nèi)容如下:
　　1.以硫脲為S源制備了摻雜的TiO2材料，研究了煅燒溫度、結(jié)晶方式及摻雜量對(duì)TiO2的結(jié)構(gòu)及光學(xué)性能的影響。實(shí)驗(yàn)表明，直接水解得到的無(wú)定型TiO2經(jīng)煅燒后所得產(chǎn)物物相以銳鈦礦為主。S摻雜的TiO2的光學(xué)性能發(fā)生變化，1∶4摻雜的樣品的吸收邊紅移了約50nm，在400-520nm范圍內(nèi)出現(xiàn)二條吸收邊，350-420nm間出現(xiàn)漫反射平臺(tái)。經(jīng)400℃煅燒的樣品

3、光催化性能最好，800W汞燈照射下，60min時(shí)幾乎可以分解全部的亞甲基藍(lán)。這得益于該樣品較大的吸附量、銳鈦礦/金紅石復(fù)合相以及S摻雜導(dǎo)致的帶隙紅移。
　　2.以乙酸乙酯為分散劑通過(guò)水熱方法制備了由尺寸為8-10nm的納米晶聚集而成的TiO2介孔材料。材料的比表面積達(dá)到了77.32m2/g，孔徑主要分布在4-14nm。銳鈦礦為主要晶型，復(fù)合有少量的板鈦礦。其光催化性能良好，在300W汞燈下70min分解約73％的亞甲基藍(lán)。對(duì)該形貌

4、的TiO2進(jìn)行了Co摻雜，較大程度地改變了TiO2的吸光能力，但是摻雜對(duì)光催化的作用是負(fù)面的，這可能是因?yàn)镃o的摻雜引入了很多缺陷，增加了電子空穴的復(fù)合率。
　　3.以甲苯和間苯二酚的聚合反應(yīng)所得產(chǎn)物為模板，鈦酸四丁酯為鈦源制備了具有空間骨架結(jié)構(gòu)的TiO2材料，研究了在不同的聚合階段處理?xiàng)l件對(duì)TiO2產(chǎn)物微觀結(jié)構(gòu)的影響。隨著聚合度增加，樣品中的孔隙直徑增加，顆粒變小，發(fā)展為多孔的骨架結(jié)構(gòu)。對(duì)C/TiO2復(fù)合物進(jìn)行不同條件下的除碳處