低溫軟化學(xué)方法合成納米二氧化鈦及其可見光光催化性能研究.pdf

1、在眾多的半導(dǎo)體光催化材料中，TiO2因?yàn)槠鋸?qiáng)氧化性、無毒、好的耐光化學(xué)腐蝕性以及價(jià)格低廉等優(yōu)點(diǎn)而被廣泛應(yīng)用。但銳鈦礦TiO2的禁帶寬度為3.2 eV只能被近紫外光區(qū)的光源(波長＜400 nm)所激發(fā)，而這部分光源只占太陽光譜的4％左右。為了更有效的利用占太陽光譜43％的可見光，有很多研究小組都試圖將TiO2的光吸收邊延伸至可見光區(qū)。
　　 我們首先利用可控一鍋水熱法合成了板鈦礦和金紅石比例可調(diào)的高效混晶TiO2光催化劑。該方法以

2、四氯化鈦為鈦源，三乙胺為調(diào)節(jié)劑，通過改變?nèi)野返募尤肓縼砜刂苹炀iO2中板鈦礦和金紅石的比例。反應(yīng)所制備的樣品通過X射線晶體衍射儀(XRD)、電子掃描顯微鏡(SEM)、透射電子顯微鏡(TEM)，高分辨透射電子顯微鏡(HRTEM)、紫外可見漫反射光譜儀(DRS)以及氮?dú)馕摳竭M(jìn)行表征。TiO2光催化劑的光催化活性通過模擬自然光照射下降解羅丹明B(RhB)來進(jìn)行評價(jià)。當(dāng)在反應(yīng)體系中加入3 mL三乙胺和10 mL水時(shí)，所制備的含有38％板鈦

3、礦和62％金紅石的混晶TiO2具有很好的界面結(jié)構(gòu)，從而表現(xiàn)出很高的光催化活性。其光催化活性是德國Degussa公司生產(chǎn)的商業(yè)化二氧化鈦P25粉末的6倍。我們對于混晶TiO2中板鈦礦和金紅石比例的調(diào)節(jié)機(jī)理也進(jìn)行了相關(guān)的討論。
　　 接著，我們以鈦酸異丙酯(TTIP)為鈦源，通過在氯仿中加入少量水，在150度低溫條件下反應(yīng)24小時(shí)，無需任何熱后處理步驟，控制合成了碳氯共摻雜銳鈦礦TiO2光催化劑。摻雜劑碳和氯來源于反應(yīng)體系中氯仿的分

4、解，通過改變水與鈦酸異丙酯的比例，可以很方便的調(diào)節(jié)TiO2晶粒尺寸大小以及摻雜劑的含量。樣品通過X射線晶體衍射儀(XRD)、透射電子顯微鏡(TEM)、高分辨透射電子顯微鏡(HRTEM)、氮?dú)馕摳?、X-射線光電子能譜儀(XPS)以及紫外可見漫反射光譜儀(DRS)進(jìn)行表征。合成的碳氯共摻雜銳鈦礦TiO2光催化劑具有介孔結(jié)構(gòu)以及高的比表面積(158.1～469.6 m2/g)。所制備碳氯共摻雜銳鈦礦TiO2光催化劑的光催化效率通過可見光照射