納米復(fù)合界面的構(gòu)筑及其在光催化中應(yīng)用的研究.pdf

1、二氧化鈦(TiO2)以其無毒、活性高、穩(wěn)定好及價格低廉等性能而被廣泛地應(yīng)用于光催化降解有機污染物。當(dāng)入射光能量大于TiO2的禁帶寬度時，導(dǎo)帶上產(chǎn)生具有還原性光生電子（e-）將O2還原成過氧基自由基（·HO2-）；價帶上留下的光生空穴（h+）將OH-和H2O氧化成自由基（·OH）?；顫姷淖杂苫鶎芏嚯y降解的污染物幾乎能進行無選擇性地氧化。但TiO2只對紫外光有響應(yīng)，且其表面的e-與h+極易復(fù)合，導(dǎo)致其整體光催化效率較低。為此，目前的研究主

2、要通過拓寬光響應(yīng)范圍、降低e-與h+復(fù)合率及合成多樣化、功能化納米材料等途徑來提高光催化效率。然而，本文采用一種新穎、簡單且能有效降低e-與h+復(fù)合率而提高光催化效率的方法——構(gòu)筑納米復(fù)合界面。
　　采用水熱法分別合成了對紫外和可見光響應(yīng)的銳鈦礦TiO2和BiVO4兩種光催化劑載體；采用溶膠-凝膠法和水熱法分別合成了金紅石型Ti0.7W0.3O2和球形納米WC兩種助催化劑；采用簡單改進的水熱法及煅燒法構(gòu)筑了紫外光范圍響應(yīng)的WC/T

3、iO2和Ti0.7W0.3O2/TiO2及可見光范圍響應(yīng)的Ti0.7W0.3O2/BiVO4三種納米復(fù)合界面光催化劑，并通過XRD、SEM等技術(shù)對它們的晶型及表面形貌進行了表征。
　　首先，基于WC具有很強的耐酸性、良好的導(dǎo)電性及和Pt具有相似的表面電子結(jié)構(gòu)及在一些催化反應(yīng)中表現(xiàn)出“類鉑”的催化性能。以銳鈦礦型 TiO2為載體構(gòu)筑了不同WC負載比例的WC/TiO2納米復(fù)合界面光催化劑，研究了在紫外光照射及自然pH條件下降解酚類污染

4、物的光催化性能。實驗結(jié)果表明：WC/TiO2對苯酚都具有很高的光催化降解活性，且符合一級反應(yīng)動力學(xué)規(guī)律。其中，3w％ WC/TiO2具有最高催化活性，遠遠高于純P-25和簡單機械混合的*3w% WC/TiO2。
　　其次，在研究了WC這類常見的材料后，為了探究全新合成的金紅石型Ti0.7W0.3O2提高光催化的性能，構(gòu)筑了不同Ti0.7W0.3O2負載比例的Ti0.7W0.3O2/TiO2復(fù)合界面，并研究了其在紫外光照射及自然pH

5、條件下降解酚類污染物的光催化性能。實驗結(jié)果表明：較純P-25和Pt/TiO2光催化劑，Ti0.7W0.3O2/TiO2對苯酚也具有更高的光催化降解活性且符合一級反應(yīng)動力學(xué)規(guī)律。其中，5w%Ti0.7W0.3O2/TiO2具有最高的催化活性。
　　再次，在充分證明了金紅石型Ti0.7W0.3O2能大幅提高對紫外光響應(yīng)光催化劑的活性后，想進一步探究其能否提高效果可見光光催化劑的性能。因此，構(gòu)筑了不同Ti0.7W0.3O2負載比例的Ti

6、0.7W0.3O2/BiVO4納米復(fù)合界面。在可見光照射及自然pH條件下，探究了其光催化降解含酚廢水的光催化性能。實驗結(jié)果表明：較Pt/BiVO4光催化劑，Ti0.7W0.3O2/BiVO4納米復(fù)合界面光催化劑對苯酚同樣具有更高的光催化活性且符合一級降解反應(yīng)動力學(xué)規(guī)律。其中，5w%Ti0.7W0.3O2/BiVO4復(fù)合界面光催化劑具有最高催化活性。
　　最后，整個實驗結(jié)果表明構(gòu)筑納米復(fù)合界面是提高光催化劑性能的有效途徑之一；并提出