過渡金屬摻雜二氧化鈦復(fù)合材料的制備及其在環(huán)境催化中的應(yīng)用.pdf

1、環(huán)境污染問題是全球面臨的一個嚴峻問題。在解決這個問題的方法中，光催化技術(shù)由于具有直接利用太陽能來進行反應(yīng)的優(yōu)點所以得到了廣泛的應(yīng)用。在眾多的光催化材料中，TiO2光催化劑由于具有良好的抗化學(xué)腐蝕性、抗磨損性好、低毒性、較低的價格以及可以直接利用太陽能的特點引起了廣泛的研究和關(guān)注。但是TiO2光催化劑存在帶隙較寬（3.2 eV）的問題所以其激發(fā)范圍被限制在紫外光區(qū)域，導(dǎo)致了光利用效率較低。除此之外，在光激發(fā)條件下產(chǎn)生的電子與空穴的復(fù)合會導(dǎo)

2、致光量子效率降低。針對這兩大難題，本論文通過過渡金屬元素摻雜改性抑制電子-空穴復(fù)合，并拓展其光響應(yīng)范圍到可見光，并將其制備成空心球結(jié)構(gòu)進一步提升其光催化效果。
　　主要研究內(nèi)容：在未使用任何聚合物電解質(zhì)和表面活性劑的條件下，利用聚苯乙烯-甲基丙烯酸共聚物球的負電功能化的特點，以其為模板成功合成了過渡金屬（Ni、Co、Cu、Mn、Fe）元素共摻雜的TiO2納米空心球。得到的Ti1-xMxO2(M指上述過渡金屬)空心球樣品通過高分辨透

3、射電子顯微鏡(HTEM)、光電流檢測、紫外可見漫反射光譜、X射線粉末衍射儀(XRD)、比表面測試（BET）等手段進行了較詳細的表征。結(jié)果表明：過渡金屬離子的摻雜增大了空心球的比表面、減小了銳鈦TiO2晶粒的尺寸、改變了其孔徑的分布，使二氧化鈦具有可見光活性。摻雜適量過渡金屬氧化物的空心球樣品(摩爾比，Ti:Ni=20:1)與其它空心球樣品相比具有更高的可見光催化降解羅丹明B的活性。這與其晶相結(jié)構(gòu)，表面結(jié)構(gòu)和電子結(jié)構(gòu)之間存在一個較優(yōu)的平衡