負(fù)載型二氧化鈦納米管-納米晶復(fù)合光催化劑的制備及性能研究.pdf

1、由于全球工業(yè)化進(jìn)程的發(fā)展，污染問題日益嚴(yán)重，環(huán)境保護(hù)和可持續(xù)發(fā)展成為了人們考慮的首要問題，光催化降解技術(shù)是指在光照射條件下，使污染物發(fā)生氧化-還原反應(yīng)，生成二氧化碳、水及鹽類等無害物質(zhì)，屬于綠色環(huán)保技術(shù)。納米TiO2作為一種重要的半導(dǎo)體光催化材料，具有粒徑小、比表面積高、催化活性高、化學(xué)穩(wěn)定性好、價(jià)格低廉等優(yōu)勢(shì)，已成為當(dāng)前研究的熱點(diǎn)。其中一維管狀二氧化鈦納米管（TiO2 nanotubes，簡(jiǎn)稱為TNTs）具有開口、中空的特殊結(jié)構(gòu)，本身

2、具有很強(qiáng)的吸附性能，但是光催化活性很低。如何在保持TNTs強(qiáng)吸附性能的同時(shí)，又使其具有很高的光催化活性，是一個(gè)值得研究的重要課題。本論文通過表面負(fù)載TiO2、Pt、Au納米晶來對(duì)TNTs進(jìn)行復(fù)合改性，從而制備出具有高活性的負(fù)載型二氧化鈦納米管/納米晶復(fù)合光催化劑。
　　 首先以TiO2(P25)為原料，利用水熱合成法制備了具有高長(zhǎng)徑比、均一形貌的TNTs。將其作為載體，分散在無水乙醇中，通過檸檬酸還原氯鉑酸，一步法合成了表面負(fù)載

3、貴金屬Pt的二氧化鈦納米管/納米晶復(fù)合光催化劑（簡(jiǎn)稱為Pt/TNNs）。分析比較了在不同熱蒸發(fā)溫度、不同Pt負(fù)載量的條件下，復(fù)合光催化劑對(duì)模型污染物酸性紅G(Acid Reg G)、亞甲基藍(lán)(Methylene Blue)的光催化降解效果。研究結(jié)果表明:
　　 采用水熱法制備了直徑為5～8nm，長(zhǎng)度為200～400nm，比表面積為463m2/g的具有均一形貌、兩端開口的中空二氧化鈦納米管。表面負(fù)載貴金屬Pt后，直徑約為4nm的貴

4、金屬Pt以單質(zhì)的形態(tài)很好得分散在TNTs表面，納米管部分轉(zhuǎn)變?yōu)榫Я３叽鐬?nm銳鈦礦相TiO2納米晶，并保留了高于216m2/g的比表面積，較未載鉑的樣品有著更高的比表面積。這說明了在TNTs表面負(fù)載Pt納米晶，在促進(jìn)TiO2納米晶粒生長(zhǎng)的同時(shí)，增強(qiáng)了TNTs的熱穩(wěn)定性。純納米管的光催化活性很低，在120℃蒸氣處理并負(fù)載貴金屬Pt后光催化活性有了顯著的提高，但是當(dāng)Pt的負(fù)載量大于2.5wt％時(shí)，由于負(fù)載量過大導(dǎo)致復(fù)合光催化劑的捕光效率下

5、降，降低了光催化活性。
　　 為了更好得了解貴金屬負(fù)載對(duì)于提高TNTs光催化活性的機(jī)理，論文嘗試了通過硼氫化鈉還原氯金酸，一步法合成了表面負(fù)載貴金屬Au的二氧化鈦納米管/納米晶復(fù)合光催化劑(簡(jiǎn)稱為Au/NTs)，由XRD和TEM可以計(jì)算得出直徑為10nm的Au單質(zhì)吸附在了TNTs表面的同時(shí)，納米管和貴金屬單質(zhì)都有良好的結(jié)晶性能。由于Au納米晶粒尺寸較大，所以在120℃蒸氣處理后，復(fù)合光催化劑的比表面積有大幅度降低。Au/NTs對(duì)

6、于陽離子型染料亞甲基藍(lán)具有良好的吸附性能，且較Pt/TNNs相比，光催化性能有所提高。
　　 論文通過將TNTs分散在溶有鈦酸四丁酯(TBOT)的乙醇溶液，利用熱蒸發(fā)的方法制備了表面負(fù)載TiO2納米晶的二氧化鈦納米管/納米晶復(fù)合光催化劑(簡(jiǎn)稱為NT/NC)，結(jié)果表明，表面負(fù)載TiO2納米晶是提高納米管光催化活性的有效方法。
　　 綜上所述，本論文運(yùn)用熱蒸發(fā)的方法，將TiO2、Pt、Au等納米晶負(fù)載在TNTs上，熱蒸發(fā)的過