摻雜介孔TiO2材料的制備及光催化性能研究.pdf

1、TiO2，作為一種N型半導(dǎo)體，因其獨(dú)特的電子和光學(xué)特性，在光催化、光致／電致變色、傳感器、太陽(yáng)能電池、自清潔玻璃等領(lǐng)域有廣闊的應(yīng)用前景。在光催化領(lǐng)域中，二氧化鈦以其生物化學(xué)惰性、無(wú)毒、化學(xué)穩(wěn)定性等特點(diǎn)，被廣泛應(yīng)用于降解各種污染物及凈化環(huán)境。介孔TiO2，由于具有較高的比表面積、發(fā)達(dá)的孔道結(jié)構(gòu)等特點(diǎn)，更適用于催化領(lǐng)域。但純的TiO2的光催化性能不足以滿足工業(yè)化應(yīng)用，因此各國(guó)研究者對(duì)TiO2基材料進(jìn)行了改性研究，以改善其光催化性能。本文主要

2、以軟模板與硬模板方法合成大比表面積的介孔TiO2材料，以金屬離子摻雜對(duì)介孔TiO2材料進(jìn)行改性，對(duì)介孔TiO2材料光催化的性能與相關(guān)理論機(jī)制進(jìn)行了系統(tǒng)研究，為T(mén)iO2基材料作為光催化劑在實(shí)際生產(chǎn)中的應(yīng)用打下了基礎(chǔ)。本文主要研究?jī)?nèi)容如下：
　　 1．使用軟模板法，以P123為模板劑、鈦酸四丁酯為鈦的前驅(qū)體、磷酸鎢為鎢的前驅(qū)體合成介孔TiO2和W摻雜TiO2。研究焙燒溫度對(duì)TiO2的晶型和介孔結(jié)構(gòu)的影響，確定合適的焙燒溫度為550℃

3、，制備的TiO2具有良好的銳鈦礦型和蠕蟲(chóng)狀的介孔結(jié)構(gòu)，溫度過(guò)高產(chǎn)生金紅石相并且孔道發(fā)生坍塌。通過(guò)XRD、SEM、TEM、UV-vis等表征手段對(duì)其結(jié)構(gòu)和光催化性能進(jìn)行分析，實(shí)驗(yàn)表明，W的摻雜引入了新的雜質(zhì)能級(jí)，減小了光生電子-空穴的復(fù)合幾率，從而改善介孔TiO2的光催化性能，5％W-TiO2光催化活性最高，70min可以降解約80％的亞甲基藍(lán)。
　　 2．使用硬模板法，以SBA-15作為模板劑合成介孔TiO2和W摻雜TiO2。研

4、究表明，氫氧化鈦合成的鈦鹽與HCl、HNO3兩種不同的酸分別反應(yīng)可分別得到銳鈦礦型TiO2、金紅石型TiO2。通過(guò)XRD、SEM、TEM、BET、XPS、UV-vis等表征手段對(duì)材料的微觀結(jié)構(gòu)進(jìn)行了分析研究。與軟模板法相比，硬模板法制備的介孔TiO2的孔道結(jié)構(gòu)更為有序，制備出的5％W-TiO2樣品70min可以降解約95％的亞甲基藍(lán)，比軟模板法制備出的樣品光催化效率高，說(shuō)明介孔孔道結(jié)構(gòu)越有序，越有利于光催化。
　　 3．以SBA