新型鈦基氧化物納米材料制備及其光催化性能研究.pdf

1、光催化技術(shù)是通過半導(dǎo)體催化劑利用光子能量，將許多苛刻條件下發(fā)生的化學(xué)反應(yīng)轉(zhuǎn)化為在溫和的環(huán)境條件下進(jìn)行的技術(shù)。這一技術(shù)以其環(huán)境友好的特征在能源和環(huán)保領(lǐng)域發(fā)揮著獨(dú)特的作用。它的興起不僅為解決能源危機(jī)開辟了新的出路，也為保護(hù)綠色環(huán)境做出了貢獻(xiàn)。但是，作為一種新興的技術(shù)，光催化技術(shù)還存在一些不足之處。本文針對(duì)光催化效率低、響應(yīng)區(qū)間窄等問題，提出制備2D結(jié)構(gòu)的TiO2納米片及摻雜鈦酸鍶(STO)納米材料，以期全面提高現(xiàn)有光催化劑的光催化活性。本論

2、文研究所涉及到的內(nèi)容主要有以下幾個(gè)方面：
　　針對(duì)單相TiO2光生電子空穴復(fù)合率高的問題，本文首次使用氧化石墨烯作為犧牲模板，通過溶膠-凝膠法合成新型混相二氧化鈦納米片，來提高其光催化制氫性能。通過SEM、TEM、AFM圖像分析，本文合成的二氧化鈦是平均厚度為66nm的納米片，納米片是由直徑為15-25 nm的納米粒子組成的混相多晶材料。XRD結(jié)果表明，樣品中金紅石和銳鈦礦所占的比例隨鈦酸四丁酯的加入量的變化而變化。制氫實(shí)驗(yàn)結(jié)果表

3、明，加入4 mL鈦酸四丁酯(TBT-4)的樣品表現(xiàn)出最高的氫氣產(chǎn)量(339μmol/h)，比體相材料高出47％。
　　針對(duì)鈦酸鍶(STO)只對(duì)紫外光響應(yīng)及水熱合成法耗時(shí)的問題，本文通過微波輔助水熱法一步合成La-Cr共摻雜鈦酸鍶(STO)納米粒子。結(jié)果表明，微波法可在較短的時(shí)間內(nèi)合成具有可見光響應(yīng)能力的La-Cr共摻雜鈦酸鍶(STO)納米材料。探討摻雜量對(duì)STO光催化制氫性能的影響，結(jié)果表明，La、Cr離子的摻雜量將對(duì)摻雜STO的

4、光催化性能產(chǎn)生影響。最終結(jié)果顯示，當(dāng)摻雜La-Cr的量為總摩爾量的5%時(shí)，其光催化制氫性能最佳。
　　針對(duì)鈦酸鍶(STO)禁帶寬度較寬，光響應(yīng)區(qū)間較窄的問題，本文通過Cr摻雜的方法使得STO禁帶寬度變窄，從而使Cr摻雜STO獲得可見光下降解四環(huán)素的能力。探討摻雜量對(duì)光催化降解四環(huán)素效率的影響，結(jié)果表明，在摻雜量為0.5%到2%時(shí)，Cr摻雜STO的光催化活性隨著Cr/Sr的質(zhì)量比的增加而增加，而摻雜量超出這一范圍時(shí)，光催化活性隨著摻