改性納米二氧化鈦的合成及其光催化性能研究.pdf

1、納米光催化技術(shù)在環(huán)境保護(hù)中的應(yīng)用研究日益受到重視。納米TriO<,2>因其氧化能力強(qiáng)、光催化活性高,生物、化學(xué)、光學(xué)穩(wěn)定性好,價(jià)廉、無(wú)毒等優(yōu)點(diǎn)一直處于光催化研究中的核心地位。但是,TriO<,2>的激發(fā)必須在高能量的紫外光下才能進(jìn)行,這就給TriO<,2>利用太陽(yáng)能進(jìn)行光降解帶來(lái)了很大的困難。另外,TriO<,2>光催化劑具有半導(dǎo)體載流子復(fù)合率高,量子效率低等缺點(diǎn),也限制了它的應(yīng)用。如何提高TriO<,2>光催化劑在日光下的催化能力,是

2、目前基礎(chǔ)研究和應(yīng)用研究所面臨的主要難題。 通過查閱大量文獻(xiàn)資料,在前人研究的基礎(chǔ)上,本論文就以上幾個(gè)方面的問題進(jìn)行了初步的研究。通過TriO<,2>的摻雜改性,成功地提高了TiO<,2>的光催化性能;另外,研究了合成催化劑在甲基橙溶液中的光催化降解過程,對(duì)光催化降解過程的動(dòng)力學(xué)也進(jìn)行了初步探討。 1.采用低溫熔鹽法制備了納米晶Sn<,x>Ti<,1-x>O2光催化劑粉體,并運(yùn)用TG-D-TA、XRD、FEM和UV-VIS

3、等測(cè)試分析方法對(duì)其進(jìn)行了表征。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明:采用此方法可在260℃下獲得平均粒徑約為10nm的Sn<,0.25>Ti<,0.75>O<,2>光催化劑;反應(yīng)溫度對(duì)光催化劑的結(jié)晶度、粒子團(tuán)聚程度、光催化性能等均有很大影響; 隨著Sn摻雜量的增大,光催化劑中銳鈦礦/金紅石的比值逐漸降低,粉體顆粒形貌也有很大的變化。 2.采用水熱法,在較低的反應(yīng)溫度下,可以制備出納米晶Sn<,0.25>Ti<,0.75>O<,2>光催化劑粉體。實(shí)驗(yàn)結(jié)

4、果顯示,反應(yīng)溫度和保溫時(shí)間直接影響光催化劑粉體的顆粒大小、團(tuán)聚程度和晶相組成。在150℃下保溫3h,制備的納米晶Sn<,0.25>Ti<,0.75>O<,2>光催化劑性能最好。 3.以Ti(SO<,4>)<,2>和Na<,2>WO<,3>·2H<,2>O為原料,采用低溫水熱法,制備了W摻雜的TiO<,2>光催化劑,并運(yùn)用XRD、FEM、EDXA、BET,UV-VIS等分析手段對(duì)其進(jìn)行了表征。研究了反應(yīng)溫度、W含量等因素對(duì)W摻雜T

5、iO<,2>的光催化性能影響。光催化降解甲基橙溶液的實(shí)驗(yàn)表明，與純TiO<,2>相比，摻雜w可以顯著地提高TiO<,2>光催化劑在紫外光下的光催化性能和可見光區(qū)的光吸收，最佳W摻雜量為2.0mo1％。摻雜W的TiO<,2>光催化劑，其光催化性能的提高應(yīng)歸因于載流子復(fù)合率的降低和表面酸的出現(xiàn)。 4．以TiCl<,4>和CS(NH<,2>)<,2>為原料，用水熱法制備了S摻雜TiO<,2>光催化劑。光催化降解甲基橙溶液的實(shí)驗(yàn)表明，S