球形TiO2光催化劑的模板法制備研究.pdf

1、傳統(tǒng)TiO2在污染處理過程因為其顆粒極為細(xì)小，造成難以回收，同時，其只在紫外光激發(fā)條件下的光子利用率低下，電子與空穴的復(fù)合率高，這嚴(yán)重制約著其廣泛應(yīng)用。中空微球因密度低、高的比表面積、高的穩(wěn)定性和表面滲透性等特點受到重視。而對TiO2進(jìn)行改性使其具有可見光響應(yīng)也成為人們的研究熱點。
　　本文針對以上問題采用水熱法制備的葡萄糖炭球為模板，NH4F為N、F源，采用溶膠-凝膠法制得具有可見光響應(yīng)的中空TiO2微球。采用掃描電鏡(SEM)

2、、透射電鏡(TEM)、X射線光電子能譜(XPS)、低溫N2吸附-脫附、X射線衍射(XRD)和紫外-可見漫反射光譜(DRS)對樣品進(jìn)行結(jié)構(gòu)表征，以苯酚為降解模型物在可見光下對其活性進(jìn)行評價。結(jié)果表明，制得N-F共摻雜TiO2為中空球形結(jié)構(gòu)，球形顆粒直徑為500-600 nm，殼層厚度為75 nm，比表面積為63.5 m2/g。N、F共摻雜可顯著提高TiO2分散性能，并抑制其由銳鈦礦相向金紅石相轉(zhuǎn)變。中空結(jié)構(gòu)和N-F共摻雜可顯著提高TiO2

3、的可見光催化活性，700℃煅燒TiO2樣品表對苯酚降解率為79％，分別為未摻雜中空TiO2和P25的4.9和7.9倍。
　　以聚乙二醇(PEG)和共嵌段化合物F127為雙模板劑，采用溶膠-凝膠輔助水熱法制備了球形介孔TiO2。采用掃描電鏡、透射電鏡、X射線衍射、熱重分析和低溫N2吸附-脫附對樣品進(jìn)行了結(jié)構(gòu)表征，并以苯酚為降解模型物在紫外光下對其活性進(jìn)行了評價。結(jié)果表明，所得TiO2為球形介孔結(jié)構(gòu)，平均孔徑為6.5～12.6 nm，

4、比表面積最高可達(dá)106.9 m2/g，孔容積0.21 cm3/g，球形顆粒直徑200～300 nm，由粒徑為15～20 nm的小晶粒組成。隨煅燒溫度升高，TiO2的比表面積和孔容積減少，孔徑增大。雙模板劑的使用比單一模板劑更能形成穩(wěn)定的立體網(wǎng)狀球形膠束，并有效抑制TiO2前驅(qū)體的團(tuán)聚，誘導(dǎo)其形成球形介孔結(jié)構(gòu)。其中在500℃煅燒所制MS-TiO2樣品表現(xiàn)最好的光催化活性，苯酚降解率達(dá)86.4％，為TiO2的1.3倍。
　　以葡萄糖碳