TiO-,2-光催化劑的改性研究.pdf

1、在大于其禁帶寬度的光照射下,TiO<,2>能夠發(fā)生電子和空穴的分離.光生空穴的強(qiáng)氧化能力能氧化大部分有機(jī)物,并能將大部分有毒物質(zhì)轉(zhuǎn)為無(wú)毒形式,所以在環(huán)境治理領(lǐng)域有重要意義.然而,由于TiO<,2>的禁帶寬度較大(Eg=3.2V),只有在紫外光等高能量光的照射下,才可起光催化作用.而TiO<,2>人工紫外燈的光電轉(zhuǎn)化效率不高,且光在傳播過(guò)程中衰減很快,光利用效率很低,因此在實(shí)際應(yīng)用中受到很大限制.為此,研究改變TiO<,2>對(duì)紫外光的依賴(lài)

2、性,使其在太陽(yáng)光照射下即能起催化降解有機(jī)物作用,具有重要的意義.該文在分析TiO<,2>光催化機(jī)理與TiO<,2>本身的電子結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)上,提出對(duì)TiO<,2>光催化劑的改性設(shè)想.以CdS半導(dǎo)體耦合拓展光譜響應(yīng)范圍,Fe<'3+>為其光生電子的捕獲劑,依次對(duì)TiO<,2>進(jìn)行了摻雜改性研究,并成功的制備出不同比例CdS和Fe<'3+>的TiO<,2>光催化劑.借助X-射線衍射(XRD)、掃描電鏡(SEM)、透射電鏡(TEM)、紫外-可見(jiàn)光分

3、光光度計(jì)和差熱分析(DSC)等多種分析方法,較詳細(xì)研究了TiO<,2>光催化劑粉末的制備和改性體系,探討了影響光催化活性的多種因素.經(jīng)XRD測(cè)試表明:CdS摻入到TiO<,2>中,隨著濃度和熱處理的溫度升高,出現(xiàn)新的物質(zhì)CdTiO<,3>;而Fe<'3+>則以非晶態(tài)形式存在于材料之中.再經(jīng)UV-VIS及光性能測(cè)試表明CdS和Fe<'3+>的摻入確實(shí)使TiO<,2>光譜響應(yīng)波長(zhǎng)向可見(jiàn)光移動(dòng),分別在CdS:TiO<,2>=2﹪(mol)和F

4、e<'3+>:TiO<,2>=1﹪(mol)時(shí)吸收波長(zhǎng)拓展最大.摻雜體系對(duì)甲基橙光催化氧化降解實(shí)驗(yàn)表明:在8W紫外燈照射下,在CdS:TiO<,2>=0~3﹪(mol)時(shí),甲基橙降解速率比TiO<,2>高,且以CdS:TiO<,2>=0.5﹪(mol)時(shí),降解速率達(dá)到純TiO<,2>的2倍.同時(shí)動(dòng)力學(xué)的初步研究表明甲基橙光催化氧化反應(yīng)符合Y=A+B<,1>*X+B<,2>*X<,2>反應(yīng)動(dòng)力學(xué)模型.Fe<'3+>的摻入對(duì)TiO<,2>光