可見光響應(yīng)納米TiO-,2-薄膜的制備及其光催化性能的研究.pdf

1、隨著經(jīng)濟的快速增長，人們對環(huán)境也越來越重視。半導(dǎo)體光催化是目前光化學(xué)方法應(yīng)用于污染控制的諸多研究中最活躍的領(lǐng)域，成為污染控制化學(xué)研究的一個熱點，形成了新的研究領(lǐng)域。至今，已研究過的半導(dǎo)體光催化劑包括 TiO2、CdS、WO3、Fe2O3、ZnO、ZnS、SnO2等，其中ZnO、CdS、TiO2 催化活性最強，但ZnO、CdS在光照條件下自身不穩(wěn)定易發(fā)生化學(xué)或光化學(xué)腐蝕，TiO2的化學(xué)性質(zhì)比較穩(wěn)定、成本低、無毒、催化活性高且氧化能力強而最

2、為常用。然而，因TiO2是寬禁帶半導(dǎo)體(Eg-3.2eV)，只有在能量較高的紫外光照射下才表現(xiàn)出光催化活性，陽光中的可見光不能有效利用。同時光生電子與空穴的復(fù)合幾率高，量子產(chǎn)率低。故上述諸缺陷極大地限制了該技術(shù)在實際中的廣泛應(yīng)用。因此，圍繞 TiO2 改性、提高太陽能的轉(zhuǎn)化率、提高光催化效率，仍然是需要廣大研究者進行的一個課題。
　　 本文針對TiO2光催化氧化技術(shù)存在的缺陷，提出了貴金屬(Pt)、金屬離子(Fe3+)及復(fù)合半導(dǎo)

3、體改性TiO2光催化劑的設(shè)想。采用溶膠-凝膠法分別制備了貴金屬(Pt)、金屬離子(Fe3+)及復(fù)合半導(dǎo)體改性的TiO2薄膜光催化劑。通過改變摻雜元素、摻雜量和焙燒溫度等考察對TiO2光催性的影響，同時利用XRD、SEM、UV-Vis等分析手段，表征了改性TiO2光催化劑微觀結(jié)構(gòu)和光吸收能力。此外，以亞甲基藍染料為目標污染物，探討了在模擬太陽光照射條件下改性TiO2的光催化活性。
　　 摻雜Pt不影響TiO2的晶型分布，F(xiàn)e3+的

4、摻雜可以促進TiO2從銳鈦礦向金紅石的轉(zhuǎn)變。其中焙燒溫度和摻雜物濃度分別是影響TiO2催化劑晶型結(jié)構(gòu)和晶粒尺寸的主要因素。隨著焙燒溫度的升高，改性TiO2催化劑中銳鈦礦相所占比例減少，金紅石相比例增加。同時晶粒尺寸也隨Pt濃度的增加而變小。
　　 制得的改性TiO2薄膜表面均勻無裂紋，顆粒排列緊密、分布均勻，結(jié)晶良好，形成的薄膜致密。
　　 UV-Vis測試表明，三種改性TiO2薄膜光催化劑在紫外光區(qū)的本征吸收邊均發(fā)生紅

5、移，在400-600nm可見光區(qū)的吸光性也有所增強。
　　 三種改性TiO2薄膜光催化劑在可見光照射下對亞甲基藍(10mg/L)的光催化降解實驗表明：摻雜摩爾比為0.2[％]的Pt并在450℃下焙燒的TiO2薄膜可見光光催化活性最佳，光照2.5h亞甲基藍的降解率為23[％]；當Fe3+質(zhì)量比為5[％]，450℃焙燒2h，制得的TiO2光催化劑可見光催化活性最高，光照2.5h亞甲基藍的降解率達到25[％]；650℃焙燒的TiO2/