濕法制備碳氮硫共摻雜TiO2及其光催化性能的研究.pdf

1、濕法制備碳氮硫共摻雜TiO2及其光催化性能的研究重慶大學碩士學位論文學生姓名：指導教師：專業(yè)：化學學科門類:理學重慶大學化學化工學院二O一一年四月重慶大學碩士學位論文中文摘要I摘要在常溫下，納米TiO2半導體的光催化氧化技術利用光能可將絕大多數(shù)有機污染物降解，并最終完全礦化為CO2、H2O等一些無機小分子物質，產(chǎn)物清潔，被認為是一種極具前途的有機污染物深度凈化新技術。但TiO2的禁帶寬度較大（銳鈦礦型，3.2eV），只能利用太陽光中的紫

2、外線部分（僅占太陽光能的3～4%）。這一缺點使TiO2作為光催化劑在實際應用中難以大規(guī)模推廣。采用碳、氮、硫非金屬元素對TiO2進行共摻雜改性，是拓展TiO2光譜響應范圍的有效途徑。本文以全硫碳酸銨為摻雜劑，采用濕法由硫酸鈦出發(fā)制備碳氮硫共摻雜TiO2。分別考察了焙燒溫度、摻雜量以及膠溶時間等因素對催化劑光催化性能的影響，并采用XRD、UVVisDRS、FTIR、XPS、TGDTA和BET等表征手段，研究摻雜催化劑的結構和光電性質，探討

3、了碳、氮、硫共摻雜對TiO2光催化機理的影響。研究結果表明：⑴采用濕法制備碳氮硫共摻雜TiO2時，最佳工藝條件：摻雜量α=1.6，焙燒溫度500℃，膠溶時間30min，晶化時間90min，微波功率800W，微波溫度90℃。⑵通過比較濕法制備的碳氮硫共摻雜TiO2光催化劑與同方法制備的未摻雜TiO2催化劑的光催化性能及光吸收性質，發(fā)現(xiàn)濕法制得的碳氮硫共摻雜TiO2晶粒小、比表面積大、可見光催化性能較好。氙燈照射70min后，濃度為20mg

4、L1甲基橙的降解率可達99.64%，且光催化降解滿足準一級動力學模型。⑶濕法制備的碳氮硫共摻雜TiO2光催化劑中，摻雜元素的化學形態(tài)分別為：①C4取代Ti4進入晶格進行摻雜；②N元素以兩種摻雜態(tài)存在：一種是以N3替位取代O2進入TiO2晶格形成TiNTi聯(lián)接的摻雜，另一種是通過化學吸附NH3或NH4進入晶格原子間隙產(chǎn)生摻雜；③S元素摻雜以S6取代Ti4進入TiO2晶格，使晶格局部畸變，導致TiO2的帶隙變窄；摻雜進入TiO2晶格中的S4