摻雜改性TiO-,2-的制備及其光電催化性能研究.pdf

1、本文采用溶膠-凝膠法、以泡沫鎳為載體,制備了負載型Pt摻雜TiO2(Pt/TiO2)、Ni摻雜TiO2(Ni/TiO2)及Mn摻雜TiO2(Mn/TiO2)光催化劑,對樣品進行UV-Vis、XRD等表征,以紫外燈(主波長253.7 nm)和氙燈(λ>420 nm)為光源,以甲基橙為目標降解物,采用單槽反應器,考察影響樣品的光電催化性能的一些因素,如催化劑煅燒溫度、煅燒時間、不同摻雜濃度等。并初步探討了用摻雜改性TiO2光催化劑光電催化處

2、理砷(Ⅲ),采用2’.7'-二氯熒光素(DCF)作熒光試劑,激發(fā)波長(Ex)504 nm,發(fā)射波長(Em)523 nm下,測定痕量砷。通過目標物水溶液的相對熒光強度差值來表征砷的去除率。碘和2’,7'-二氯熒光素(DCF)的最佳用量、體系的pH值以及體系放置時間等因素都對體系熒光強度值的穩(wěn)定有影響。經500℃煅燒得到的粉末晶體TiO2為單一的銳鈦礦相。煅燒溫度對TiO2的光催化活性和晶體結構有較大影響:煅燒溫度為500℃時,樣品的光催化

3、活性最高；煅燒溫度為600℃時,體系中出現金紅石相。當摻雜離子的摻雜量為1.5％(質量分數),煅燒溫度為500℃,煅燒時間為3 h時,制備的摻雜改性TiO2可見光催化活性最佳,其光電催化降解甲基橙和砷的效果最顯著。摻雜均能細化TiO2晶粒,提高其載流子的遷移率,有效抑制光生載流子的復合,使其光電催化能力得到了顯著提高。制備的摻雜改性TiO2光催化劑在可見光下光催化活性順序為:Mn/TiO2>Pt/TiO2>Ni/TiO2>TiO2。摻雜

4、改性TiO2光電催化降解甲基橙,其降解反應遵循一級動力學反應規(guī)律,其光電催化降解反應速率常數比光催化降解反應速率常數大二倍,且存在明顯的濃度效應。采用基于密度泛函理論(DFT)框架下的第一性原理平面波贗勢(PWPP)方法,模擬計算了Ni摻雜和Ni-N共摻雜TiO2對銳鈦礦的晶體結構、能隙、態(tài)密度、光學性質等的影響,探討摻雜有助于TiO2的光催化活性的因為。結果表明:摻雜后,TiO2禁帶變小,使得吸收波長范圍擴展至可見光區(qū)域,光生電子的激