高吸附性可見(jiàn)光響應(yīng)型N-TiO2-累托石催化劑的合成及其性能研究.pdf

1、TiO2是光催化領(lǐng)域應(yīng)用最廣泛的催化劑,而其較寬的禁帶寬度使其對(duì)可見(jiàn)光缺乏響應(yīng)。氮摻雜是改善TiO2可見(jiàn)光響應(yīng)性能的有效手段,但是摻雜后的催化劑催化效果并不理想,其中一個(gè)重要原因是其吸附性能不強(qiáng)。針對(duì)這些問(wèn)題,本研究采用具有強(qiáng)吸附性的累托石(湖北鐘祥)粘土礦物同氮摻雜二氧化鈦進(jìn)行復(fù)合,制備能夠?qū)梢?jiàn)光響應(yīng)的高吸附性光催化劑。
　　 對(duì)累托石和酸-熱處理的累托石進(jìn)行了表征和吸附性能的探討。XRD、SEM和BET分析表明,湖北鐘祥產(chǎn)

2、累托石為有序?qū)訝罱Y(jié)構(gòu),層間可交換陽(yáng)離子以Ca2+為主。酸-熱處理未改變累托石的基本結(jié)構(gòu),但比表面積和吸附能力都有所增加。
　　 采用溶膠凝膠法制備了N-TiO2催化劑和N-TiO2／累托石(NTR)復(fù)合光催化劑。利用XRD、BET、HRTEM、TG-DSC、SEM、FTIR、XPS和PL等測(cè)試手段對(duì)所制備的催化劑進(jìn)行了表征。在N-TiO2和NTR中摻雜的N原子以置換O原子的形式進(jìn)入TiO2晶格內(nèi)部形成了N-Ti-O鍵。同樣焙燒溫

3、度條件下,N-TiO2顆粒平均粒徑比未摻雜的TiO2要小,并且更加均勻。TiN和銳鈦礦之間相似的晶體結(jié)構(gòu)、摻雜導(dǎo)致的晶格畸變和摻雜對(duì)晶體顆粒生長(zhǎng)的抑制這三方面的原因?qū)е碌獡诫s提高了銳鈦礦相TiO2向金紅石相TiO2的轉(zhuǎn)變溫度。復(fù)合催化劑中累托石的硅氧鋁骨架結(jié)構(gòu)基本保持不變,但是規(guī)則層狀結(jié)構(gòu)遭到部分破壞。NTR樣品中,TiO2以銳鈦礦相存在,粒徑在10nm到數(shù)十納米不等。氮的摻雜使TiO2的吸收波長(zhǎng)闕值產(chǎn)生了紅移,同累托石的復(fù)合則進(jìn)一步強(qiáng)