納米TiO2的鐵氮共摻改性及其可見光下降解染料廢水的活性研究.pdf

1、納米TiO2作為一種具有催化活性高、價(jià)廉、耐腐蝕性強(qiáng)、化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定、資源豐富等優(yōu)點(diǎn)的催化劑，被認(rèn)為是目前最具有廣闊應(yīng)用前景的光催化材料之一。但由于TiO2帶隙較寬(Eg=3.0-3.2eV)，只能利用太陽(yáng)光中的紫外線部分(僅占太陽(yáng)光3-5％)，不能充分利用太陽(yáng)能，因此，通過(guò)改性，使二氧化鈦的光響應(yīng)范圍向可見光區(qū)域紅移，提高其對(duì)太陽(yáng)能的利用，已成為目前二氧化鈦光催化研究領(lǐng)域的一大熱點(diǎn)。
　　本文利用金屬Fe與非金屬N共摻雜的方法對(duì)二

2、氧化鈦光催化劑進(jìn)行改性研究。用溶膠-凝膠法制備了不同F(xiàn)e、N配比的共摻納米TiO2光催化劑。本方法與其他制備鐵氮共摻納米TiO2光催化劑的方法相比，具有操作簡(jiǎn)單、耗能低、摻雜離子分布均勻等優(yōu)點(diǎn)。同時(shí)考察了不同N、Fe配比對(duì)納米TiO2的晶體形貌、粒徑大小以及光催化活性的影響。通過(guò)降解模擬染料廢水甲基橙溶液，確定了鐵氮共摻納米TiO2光催化劑的實(shí)驗(yàn)室制備工藝及降解條件。利用XRD、SEM、FT-IR、UV-Vis等手段對(duì)所制得的催化劑進(jìn)行

3、了表征。
　　XRD、SEM和UV-Vis的表征結(jié)果表明:鐵氮摻雜量的改變并沒有改變納米TiO2的晶體形貌，仍為球形顆粒，其中大顆粒由眾多小顆粒發(fā)生團(tuán)聚而形成。同時(shí)，鐵氮摻雜量的變化對(duì)催化劑顆粒的粒徑影響不大，但是催化劑吸收可見光的能力呈現(xiàn)出隨摻雜量的增加先增強(qiáng)后減弱的趨勢(shì)，分別在N/Ti為0.5、Fe/Ti為0.5％時(shí)達(dá)到最佳值，并且在以甲基橙為目標(biāo)污染物的光降解實(shí)驗(yàn)中具有最高的去除率，為86％。FT-IR表征顯示:所制得的催化

4、劑表面吸附有水分子。而在2920和2858cm-1處未出現(xiàn)對(duì)應(yīng)的吸收峰，說(shuō)明有機(jī)物已完全降解，同時(shí)，1035～1125cm-1處也未出現(xiàn)Ti-O-C的吸收峰，說(shuō)明鈦酸丁酯水解較完全。
　　與TiO2以及鐵氮單摻雜納米TiO2光催化劑相比，鐵氮共摻雜納米TiO2光催化劑在可見光下具有明顯的光催化活性。當(dāng)焙燒溫度為500℃，鈦、氮、鐵摩爾比為1∶0.5∶0.005時(shí)，N-Fe-TiO2粉末催化劑具有最佳催化活性，反應(yīng)6h，對(duì)甲基橙降解