碳纖維負載二氧化鈦光催化復(fù)合材料的制備及其可見光催化活性.pdf

1、二氧化鈦(TiO2)是寬禁帶半導(dǎo)體化合物,只有在紫外光照射條件下才表現(xiàn)出光催化活性,且粉末狀TiO2在空氣中存在易飛散、在水中易凝結(jié)、使用后不易回收等缺陷,嚴重限制了其應(yīng)用范圍。因此,二氧化鈦的負載化和可見光可催化是擴大光催化材料實用范圍的關(guān)鍵所在。本論文以聚丙烯腈基碳纖維(CF)為載體,利用溶膠-凝膠工藝,通過浸漬涂覆技術(shù)制備碳纖維負載二氧化鈦光催化復(fù)合材料,并通過各種離子摻雜方法,制備了碳纖維負載且具有可見光光催化活性的復(fù)合光催化劑

2、,重點研究了摻雜離子對催化劑結(jié)構(gòu)及可見光光催化活性的影響,并探索性地提出了在碳纖維負載二氧化鈦光催化復(fù)合材料制備的熱處理工序中,利用過熱蒸汽替代常規(guī)的氮氣,對材料進行熱處理,以期提高材料的負載性能和可見光可催化活性。
　　 以Ti(OC4H9)4-C2H5OH-H2O體系的全相圖為理論依據(jù),采用不同的溶膠體系及熱處理溫度、并在熱處理工序中以過熱蒸汽為熱介質(zhì),制備了碳纖維負載二氧化鈦光催化復(fù)合材料(TiO2/CF),并對其結(jié)構(gòu)與性

3、能進行表征,結(jié)果表明:通過過熱蒸汽處理制備樣品的TiO2晶粒尺寸平均大小在73nm～100nm之間,且對酸性橙Ⅱ的降解催化活性,明顯優(yōu)于在熱處理工序中氮氣為熱介質(zhì)制備的材料。
　　 以稀土金屬釓(Gd)元素摻雜改性TiO2/CF材料,研究釓摻雜量及過熱蒸汽熱處理氣氛對材料結(jié)構(gòu)和催化性能的影響,結(jié)果發(fā)現(xiàn):釓的低量摻雜能有效的提高材料的吸光能力,使材料表面吸附水或羥基的能力加強,其中W(Gd)/W(Ti)為0.75％時,Gd摻雜的碳

4、纖維負載二氧化鈦光催化復(fù)合材料(Gd/TiO2/CF)的可見光光催化活性得到明顯的提高,但其在紫外條件下的光催化活性反而下降。另外,與空氣和氮氣相比,在熱處理工序中,以過熱蒸汽為熱介質(zhì)更有利于提高材料的光催化活性。
　　 在Gd、鐵(Fe)共摻的基礎(chǔ)上,通過對Gd、Fe、硫(S)共摻改性TiO2/CF材料,對提高可見光光催化活性的研究,結(jié)果表明:釓、鐵、硫混摻能發(fā)揮摻雜離子的協(xié)同作用,使光催化劑光響應(yīng)范圍發(fā)生更大程度的紅移。相比