新型Bi3Ti2O8F半導(dǎo)體光催化劑的制備及其表面改性研究.pdf

1、催化劑表面是催化反應(yīng)發(fā)生的重要場(chǎng)所，以表面氟化修飾為代表的表面改性技術(shù)是提高催化劑催化活性最簡(jiǎn)單有效的方法之一。但是，表面氟化改性存在工藝條件苛刻、改性效果有限、脫氟失效的缺點(diǎn)?；诖?，我們提出了氟化物催化劑表面自發(fā)氟化改性的概念，并選取半導(dǎo)體材料Bi3Ti2O8F(BTOF)為研究對(duì)象，它不僅包含催化劑中最常用的Bi和Ti元素，還具有典型鉍系催化劑類似的層狀結(jié)構(gòu)。我們探索了BTOF簡(jiǎn)單化學(xué)法合成工藝、研究了材料表面特性與染料敏化活性和

2、本征光催化活性之間的關(guān)系。結(jié)果如下:
　　1.探索出合成BTOF綠色濕化學(xué)法。制備出純度高、結(jié)晶度好的納米片狀形貌的粉末樣品。這些納米片相互垂直地交叉生長(zhǎng)，形成規(guī)整的三維網(wǎng)絡(luò)，擁有高的比表面積和大量微孔。
　　2.BTOF具有優(yōu)秀的表面特性:豐富的表面Ti-F基團(tuán)、較強(qiáng)的表面電負(fù)性、優(yōu)異的陽(yáng)離子染料吸附能力，并且表面氟化特性具有較高的穩(wěn)定性。
　　3.證明了BTOF是一種有效的染料降解催化劑。染料降解實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，BTOF

3、表現(xiàn)出非常高的降解效率。但是BTOF對(duì)染料的降解是染料敏化的過程，未表現(xiàn)出本征光催化活性。
　　針對(duì)制備的BTOF(1)本征光催化活性缺失和(2)可見光響應(yīng)低兩個(gè)缺點(diǎn)，我們又開展了BTOF的改性研究，得到以下結(jié)果:
　　4.發(fā)現(xiàn)并消除了限制BTOF本征光催化活性的首要因素:表面羥基。采用酸性KI溶液處理樣品(I-BTOF)，通過離子交換法消除了表面羥基，激活了BTOF的本征光催化活性。在染料降解中，I-BTOF通過染料敏化和