微波輔助制備TiO2-CNTs復(fù)合材料及可見光光催化性能研究.pdf

1、在解決日益嚴(yán)重的環(huán)境污染問題中，光催化技術(shù)占有重要的位置。光催化技術(shù)可使得化學(xué)反應(yīng)在常溫常壓下進(jìn)行且反應(yīng)無二次污染。在眾多的半導(dǎo)體光催化劑中，TiO2以其活性高、熱性能好、低價(jià)而備受人們關(guān)注。但TiO2仍存在光響應(yīng)范圍窄、光生電子和空穴復(fù)合率高等缺陷，這些缺陷都極大地限制了TiO2在工業(yè)領(lǐng)域的大規(guī)模應(yīng)用。為解決這個(gè)問題，研究人員提出了很多可行的TiO2改性方法。此外,微波加熱可實(shí)現(xiàn)分子水平上的加熱，具有加熱迅速、均勻、產(chǎn)物形態(tài)和顆粒可控

2、合成等諸多優(yōu)點(diǎn)。本文采用微波輔助加熱的方法，通過制備TiO2/碳納米管復(fù)合材料，利用碳納米管與二氧化鈦的協(xié)同作用，增強(qiáng)TiO2光催化活性。本文的主要工作分為以下幾個(gè)部分：
　?。?）使用H2O2和HNO3混合溶液，在微波加熱條件下預(yù)處理碳納米管，以去除碳納米管中無定形碳、碳納米顆粒等雜質(zhì)。純碳納米管表面光滑，懸掛鍵極少，很難與基體鍵合，通過H2O2和HNO3混合溶液預(yù)處理后，碳納米管表面帶有更多羧基或者羥基，F(xiàn)ESEM圖譜可以看出

3、預(yù)處理后的碳納米管分散性提高，表面纏結(jié)現(xiàn)象得到改善。
　?。?）采用價(jià)格低廉的(NH4)2TiF6為鈦源，硼酸為F-消耗劑，碳納米管為TiO2載體，通過微波輔助加熱法制備TiO2/CNTs復(fù)合材料，研究了H3BO3/(NH4)2TiF6比例、微波制備溫度、微波制備時(shí)間、H3BO3、(NH4)2TiF6濃度、pH值對產(chǎn)物中TiO2晶型的影響以及TiO2在碳納米管表面的負(fù)載效果。結(jié)果表明H3BO3/(NH4)2TiF6比例、微波制備溫

4、度、微波制備時(shí)間、H3BO3、(NH4)2TiF6濃度、pH值均會顯著影響產(chǎn)物中TiO2粒子的形成和生長，TiO2/CNTs復(fù)合材料的制備效果也有很大差異。采用微波輔助加熱法制備TiO2/CNTs的最佳工藝條件為：H3BO3/(NH4)2TiF6為2:1，90℃下加熱（50min,60min），溶液pH=2。
　?。?）通過光催化降解羅丹明B染料來檢測TiO2/CNTs復(fù)合物的光催化活性。分別研究了H3BO3/(NH4)2TiF6

5、比例、微波制備溫度、微波制備時(shí)間、H3BO3、(NH4)2TiF6濃度、染料初始濃度等因素對TiO2/CNTs催化活性的影響。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，TiO2/CNTs復(fù)合材料的光催化活性較純TiO2和P25均有顯著提高，且上述因素對TiO2/CNTs光催化活性均有很大影響。選擇適宜的光催化條件，可以快速有效地降解有機(jī)污染物并最大限度發(fā)揮催化劑作用。TiO2/CNTs復(fù)合材料光降解羅丹明B的最佳條件為：H3BO3/(NH4)2TiF6=2:1，9