TiO2空心納米盒的制備與光催化性能研究.pdf

1、作為最具前景的光催化材料之一，TiO2受到了廣泛的研究。但其電子和空穴復(fù)合率高而導(dǎo)致的量子產(chǎn)率低等問(wèn)題一直未得到有效解決。本論文在設(shè)計(jì)合成具有高活性的二氧化鈦基光催化材料方面進(jìn)行了一些研究。主要是構(gòu)建由高能{001}面納米片組成的空心納米盒及其與非金屬半導(dǎo)體進(jìn)行復(fù)合，以及無(wú)模板法制備多孔TiO2單晶納米材料等方面來(lái)對(duì)TiO2進(jìn)行改性，其主要內(nèi)容如下：
　　第一，通過(guò)溶劑熱法，以微波法快速制備的TiOF2作為前驅(qū)體，制備了由暴露高能

2、{001}面的TiO2組成的多級(jí)分級(jí)結(jié)構(gòu)空心納米盒，其中溶劑熱溫度僅為180℃，反應(yīng)時(shí)間也僅需3小時(shí)。在研究其形成過(guò)程中發(fā)現(xiàn)，TiOF2的轉(zhuǎn)變是從其立方體邊、角部位開(kāi)始進(jìn)行的。水在TiOF2的轉(zhuǎn)變和形成高能{001}面TiO2的過(guò)程中起到了決定性的作用，只有當(dāng)少量的水參與原位反應(yīng)時(shí)，才能形成高能面。延長(zhǎng)反應(yīng)時(shí)間的情況下，形成的空心盒會(huì)進(jìn)一步瓦解成為暴露高能面的納米片。由于這種特殊的多級(jí)分級(jí)結(jié)構(gòu)以及暴露了高能{001}面，空心納米盒在紫外

3、光催化產(chǎn)生?OH方面的能力比高能面納米片高，甚至比商用P25 TiO2還要高40％，顯示了良好的光催化能力，在諸多領(lǐng)域具有應(yīng)用前景。
　　第二，以立方 TiOF2和g-C3N4為原料，通過(guò)一鍋法設(shè)計(jì)合成了g-C3N4/TiO2-HNBs。這種復(fù)合材料具有很好的光吸收能力，而且可能存在化學(xué)鍵使兩者結(jié)合在一起。通過(guò)研究發(fā)現(xiàn)（1）TiOF2水解產(chǎn)生的HF有利于g-C3N4的剝離，可形成少層；（2）TiO2-HNBs的光催化活性在復(fù)合后得

4、到了很大程度的提高，分析其原因可能是由于復(fù)合帶來(lái)的特殊結(jié)合方式使得光生電荷分離效率進(jìn)一步提高和對(duì)光的捕獲能力提高而導(dǎo)致的。
　　第三，以微波法制備的形貌規(guī)整的立方塊納米材料為前驅(qū)體，通過(guò)簡(jiǎn)單的煅燒方法制備了多孔單晶 TiO2納米材料，詳細(xì)研究了溫度對(duì)前驅(qū)體相轉(zhuǎn)變的影響。分析了所制備催化劑對(duì)光的吸收性能后，在紫外光條件下，發(fā)現(xiàn)對(duì)光有較寬吸收范圍，且表面多孔的T600樣品具有最高的光催化活性，試分析其原因可能是多孔結(jié)構(gòu)產(chǎn)生更多活性位點(diǎn)