Cu、Ce、B改性TiO2納米管制備及光催化脫硝性能研究.pdf

1、氮氧化物作為主要的空氣污染物之一，產(chǎn)生了諸如光化學(xué)煙霧、酸雨、溫室效應(yīng)和霧霾等一系列的環(huán)境問題，對(duì)生態(tài)系統(tǒng)和人類的健康造成了重大的危害。光催化技術(shù)由于在脫除氮氧化物方面具有低成本高效益且環(huán)境友好的優(yōu)點(diǎn)受到研究者們的廣泛關(guān)注。在眾多光催化劑中，TiO2納米管比表面積大、吸附能力強(qiáng)、光電轉(zhuǎn)化的效率高，目前已被應(yīng)用于光催化、傳感器和太陽能電池等領(lǐng)域。但TiO2的光催化效率受到了禁帶寬度較寬和光生電子-空穴對(duì)復(fù)合率高的兩個(gè)方面限制。在本文中采用

2、了Cu、Ce和B三種元素的單摻雜和共摻雜對(duì)TiO2納米管進(jìn)行改性，從而提高它的光催化脫硝性能。
　　本文以銳鈦礦型TiO2粉體為原料，CTAB作為表面活性劑，采用水熱法制備TiO2納米管（TNTs），并進(jìn)一步考察水熱反應(yīng)時(shí)間、酸洗、煅燒溫度等納米管成型的影響。實(shí)驗(yàn)表明，隨著反應(yīng)時(shí)間的延長(zhǎng)，TiO2由顆粒變?yōu)槠瑺钊缓缶砬鸀楣?，?dāng)反應(yīng)時(shí)間為29h，成管率達(dá)到100％；經(jīng)過酸洗的納米管分散性好、管壁較光滑；通過TEM、XRD與TG-DS

3、C的表征發(fā)現(xiàn)，在400℃下煅燒的TiO2納米管形貌最好。同時(shí)本文考察了TiO2的晶型和形貌、光催化劑的負(fù)載量、O2的濃度、相對(duì)濕度、NO的濃度和氣體流量等不同因素下光催化脫硝性能的影響，得出最佳的反應(yīng)條件：采用銳鈦礦型TiO2納米管在負(fù)載量為0.4g、O2的濃度為20%、相對(duì)濕度為65%、NO的濃度100ppm和氣體流量為100mL/min時(shí)，光催化效率最好。
　　為了解決TiO2禁帶寬度較大以及光生電子和空穴的極高復(fù)合率，本實(shí)驗(yàn)

4、采用水熱法制備了Cu、Ce、B單摻雜和共摻雜改性的TiO2納米管，并通過XRD、TEM和EDS對(duì)樣品的形貌、粒徑和結(jié)構(gòu)進(jìn)行了分析，結(jié)果表明Cu、Ce、B進(jìn)入了TiO2的晶格結(jié)構(gòu)中；UV-Vis、PL、XPS和質(zhì)譜等手段對(duì)其光催化性能的改性效果進(jìn)行了表征，得出了Cu、Ce、B單摻雜最佳比例，并探討了其中的改性機(jī)制，即B的摻入能夠與TiO2中的O雜化形成新的雜化軌道，位于TiO2價(jià)帶的上方，而銅、鈰的摻入可以在TiO2中引入新的雜質(zhì)能級(jí)，位