硅鋁固載TiO2的氮摻雜改性及光催化性能分析.pdf

1、論文題目：潰壓料技大學(xué)硅鋁固載T i 0 2 的氮摻雜改性及光催化性能分析學(xué)科門類：工學(xué)一級學(xué)科：材料科學(xué)與工程培養(yǎng)單位：材料科學(xué)與工程學(xué)院碩士生：劉昌濤導(dǎo)師：張超武教授2 0 13 年5 月硅鋁固載T i 0 2 的氮摻雜改性及光催化性能分析摘要二氧化鈦是一種高效的光催化劑，在降解有機(jī)污染物方面意義重大，但是T i 0 2 是寬禁帶半導(dǎo)體，只有能量較高的紫外線才能將其激發(fā)，而占太陽光中絕大多數(shù)的可見光則不能夠被有效利用。為了更好的利用

2、太陽光和提高T i 0 2 的光催化性能，一方面要使其光響應(yīng)波長向可見光區(qū)移動，另一方面所制備的材料要容易回收利用且不造成二次污染。摻雜和固載是提高T i 0 2 光催化性能和循環(huán)利用性能的兩個主要途徑，因此固載型T i 0 2 催化劑近幾年來一直是研究重點(diǎn)。本課題主要是采用無定形的硅鋁氧體多孔材料來固載二氧化鈦，在生成二氧化鈦的同時將其固載到多孔硅鋁骨架當(dāng)中；以鈦和硅的有機(jī)醇鹽為反應(yīng)物，溶膠凝膠法制備了硅鋁固載T i 0 2 多孔材料

3、( T i 0 2 一S i A l ) ，測試結(jié)果顯示，這種方法制備的材料是無定形的非晶材料；調(diào)整合成工藝，在溶膠凝膠過程后進(jìn)行水熱反應(yīng)，樣品的結(jié)晶性能得到明顯提高，同時，合成的樣品顯示出較強(qiáng)的光催化活性；此外還以水玻璃、硫酸鋁、硫酸鈦等無機(jī)原料制備出硅鋁鈦膠，這種膠具有較強(qiáng)的吸潮吸濕性能，同時還具有一定光催化性能。以硅、鋁和鈦的無機(jī)鹽為初始反應(yīng)物，水熱法制得了具有光催化活性的氮摻雜硅鋁固載T i 0 2 多孔材料( N ／T i 0

4、 2 ．S i A l ) 。通過X R D 、F E S E M 、F T I R 、U V - V i s 等現(xiàn)代分析技術(shù)對所得樣品的物相結(jié)構(gòu)及形貌進(jìn)行了分析表征；以甲基橙為探針在模擬太陽光下考察樣品的光催化性能。結(jié)果表明：N ／T i 0 2 ．S i A l 為蜂窩狀多孔材料，具有較大的比表面積；銳鈦礦型T i 0 2 以S i ．O ．T i 鍵的形式結(jié)合在無定形硅鋁骨架當(dāng)中，并且硅鋁骨架的存在能夠抑制銳鈦礦向金紅石相的轉(zhuǎn)變；

5、氮摻雜能夠使T i 0 2 的光響應(yīng)范圍向可見光區(qū)移動，在模擬太陽光照射下，1 2 0 m i n 后對甲基橙的降解率達(dá)到9 0 ％以上，具有較高的光催化性能，重復(fù)使用4 次后降解率依然在8 0 ％以上，具有較強(qiáng)的光催化循環(huán)使用性能。通過水熱法還制備了一系列硅鋁固載T i 0 2 分子篩，通過現(xiàn)代分析測試手段對其進(jìn)行了分析表征，發(fā)現(xiàn)制備的樣品具有較高的比表面積和規(guī)則的介孔結(jié)構(gòu)，尺寸較小的T i 0 2 納米顆粒附著于孔壁表面，硅鋁介孔結(jié)