TiO2納米管的改性及其電助光催化還原高氯酸鹽的研究.pdf

1、TiO2納米管陣列由于比表面積大、光生電子傳導(dǎo)速率快、易施加偏壓、介電性能優(yōu)良等優(yōu)點(diǎn),被廣泛應(yīng)用于電助光催化體系中。可與傳統(tǒng)TiO2催化劑一樣,TiO2納米管陣列存在光能利用率低和光生電子空穴對(duì)易于復(fù)合的缺點(diǎn),這在一定程度上限制了其應(yīng)用。與此同時(shí),作為環(huán)境介質(zhì)中廣泛存在的高氯酸鹽,由于對(duì)其毒理研究的進(jìn)展和人體健康限值標(biāo)準(zhǔn)的進(jìn)展,如何將其有效地去除正成為國(guó)內(nèi)外的研究熱點(diǎn)?；诖?本文采用N、Ag對(duì)TiO2納米管進(jìn)行了改性以提高其光催化性能

2、。并以此為電助光催化的光陽(yáng)極,進(jìn)行了對(duì)高氯酸鹽的還原去除。
　　本文采用陽(yáng)極氧化法制備得光催化性能良好的TiO2納米管,2h對(duì)5mg/L的RhB的降解率為67％。然后采用電化學(xué)法對(duì)TiO2納米管進(jìn)行摻N改性,即通過(guò)在陽(yáng)極氧化的電解液中分別添加硝酸銨和尿素這兩種氮源,在生成TiO2納米管的過(guò)程中引入氮元素。實(shí)驗(yàn)表明,無(wú)論是以硝酸銨還是尿素為N源,這種簡(jiǎn)單的摻氮法均成功地將N摻入了TiO2納米管中。以1wt%的硝酸銨為前驅(qū)液時(shí),可見(jiàn)光

3、催化效果最佳,2h在可見(jiàn)光下對(duì)5mg/L的RhB的降解率達(dá)到24.5%,N最佳摻雜量為1.09at%。接著,采用光還原沉積法成功地將Ag負(fù)載到TiO2納米管上。探究得實(shí)驗(yàn)的最佳制備條件為:10mmol/L的AgNO3溶液為前驅(qū)液,并于500℃進(jìn)行二次煅燒,最佳負(fù)載量為12.01wt%。較純TiO2納米管,其對(duì)5mg/L的RhB的降解率2h后提高了33.5%。最后,結(jié)合兩種方法成功地對(duì)TiO2納米管進(jìn)行了N、Ag共摻雜改性。可見(jiàn)光下,N/

4、Ag-TNTs對(duì)5mg/L的RhB的2h降解率較1N-TNTs提高了6.1%;紫外光下,N/Ag-TNTs對(duì)RhB的降解率較1N-TNTs提高了9%。共摻雜的TiO2納米管的可見(jiàn)光催化性能和紫外光催化性能均優(yōu)于單因素的改性TiO2納米管。
　　通過(guò)制備的摻雜型TiO2納米管,構(gòu)建了電助光催化還原體系對(duì)高氯酸鹽進(jìn)行還原。當(dāng)以20mm3100mm的N/Ag-TNTs光催化劑為光陽(yáng)極,等面積Ti網(wǎng)為光陰極,10-6mol/L的高氯酸鹽為