二氧化鈦-氧化鐵光催化材料的制備及其性能研究.pdf

1、納米TiO2由于光生載流子的復(fù)合速率高,光激發(fā)波長(zhǎng)短,對(duì)太陽(yáng)光利用率低等缺點(diǎn)制約其走向?qū)嶋H應(yīng)用。將氧化鐵系列中的鐵黃、鐵紅、鐵黑分別與TiO2進(jìn)行復(fù)合,既可充分發(fā)揮氧化鐵較高的表面活性,還可以降低納米TiO2光生電子與空穴的復(fù)合率,減小光催化材料的禁帶寬度,將其光響應(yīng)范圍拓展至可見光,充分體現(xiàn)兩者的協(xié)同作用,實(shí)現(xiàn)“強(qiáng)強(qiáng)聯(lián)合”,為二氧化鈦光催化材料走向?qū)嶋H應(yīng)用探索技術(shù)途徑。
　　 以四氯化鈦(TiCl4)和鈦酸正丁酯(C4H6O)

2、4Ti為鈦源,以鐵黃(α-FeOOH)、鐵紅(α-Fe2O3)和鐵黑(Fe3O4)為載體,采用水解沉淀法和溶膠凝膠法制備了二氧化鈦/氧化鐵光催化材料,包括TiO2/α-FeOOH、TiO2/α-Fe2O3和TiO2/Fe3O4,應(yīng)用X射線衍射分析和透射電子顯微鏡等手段對(duì)樣品晶相組成、形貌和微結(jié)構(gòu)進(jìn)行了表征;在室溫條件下,以甲基橙作為模擬廢水,分別以鎢燈、氘燈及鎢燈+氘燈為降解光源,深入探討了氧化劑(H2O2)、甲基橙濃度、光源、降解時(shí)間

3、和催化劑種類等因素對(duì)光催化降解的影響。應(yīng)用UV-vis1800紫外可見分光光度計(jì)測(cè)試了二氧化鈦/氧化鐵光催化材料的光學(xué)性能。
　　 樣品表征結(jié)果表明:在低溫(≤45℃)下,TiO2/α-FeOOH光催化材料中的針鐵礦結(jié)晶度較高,金紅石呈現(xiàn)較弱的饅頭狀衍射峰,結(jié)晶度較低;載體α-FeOOH外包覆有厚度范圍不一的針狀或顆粒狀TiO2層,且載體與TiO2構(gòu)成良好的核殼結(jié)構(gòu);隨著制備溫度的升高(≥60℃、),針鐵礦衍射峰逐漸減弱,晶型變

4、差,結(jié)晶度降低,金紅石衍射峰強(qiáng)度增高,載體α-FeOOH逐漸溶解,Fe3+以摻雜形式進(jìn)入二氧化鈦中,二氧化鈦由針狀或小顆粒逐漸生長(zhǎng)成為大型聚集體并留下與載體粒徑、形貌相似的空洞。TiO2/α-FeOOH光催化材料的晶相組成和微結(jié)構(gòu)隨溫度的變化規(guī)律性與TiO2/α-FeOOH光催化材料類似。
　　 性能測(cè)試結(jié)果表明:與載體和金紅石相比,兩者復(fù)合后對(duì)可見光的吸收能力得到了增強(qiáng),并具有良好的協(xié)同作用;在相同降解條件下,TiO2/α-F