可見光響應型光催化劑的制備及應用.pdf

1、隨著工業(yè)的迅速發(fā)展，環(huán)境污染和能源危機問題變得日益嚴重。傳統(tǒng)治理污染的方法普遍具有耗資大、徹底降解有機物較困難等缺點，因此從保護環(huán)境和節(jié)約能源的角度考慮，利用TiO2光降解技術對污水進行處理的研究越來越得到人們的關注。但是TiO2的禁帶寬度為3.2eV，因此TiO2只能利用紫外光（λ<387 nm）進行激發(fā)，而紫外光在太陽光中只占了不到4％，而要使光催化技術能應用于工業(yè)廢水處理必須利用太陽光，因此研究可見光響應型納米TiO2光催化劑就成

2、了人們關注的焦點。本文在總結納米TiO2的可見光改性研究的基礎上，重點進行了以下幾個方面的研究。 1.為了拓展TiO2的光響應范圍并提高其光催化活性，用Sol-Gel法分別制備了鑭、鑭氮和鑭氮鐵摻雜的納米TiO2樣品。研究發(fā)現(xiàn)，與純的TiO2相比，鑭摻雜TiO2樣品的禁帶寬度隨著摻雜濃度的增大而減小，本文從原子軌道的角度對這一現(xiàn)象進行了解釋。同時還發(fā)現(xiàn)所有的摻雜樣品的吸收邊都有不同程度的“紅移”，并且鑭氮鐵共摻雜樣品的“紅移”量

3、最大。通過可見光下降解硝基苯對樣品的光降解活性進行了研究，發(fā)現(xiàn)純的TiO2樣品5小時的光降解率只有17.5％，而鑭氮鐵共摻雜樣品則可達70％，這說明摻雜樣品具有顯著的可見光光降解活性。 2.首先用Sol-Gel燃燒法制備出三種不同的上轉換發(fā)光材料Er3+/NaYF4、Er3+/Y3Al5O12和Er3+/Ca0.9Y0.1F2.1，然后用浸漬法制備上轉換發(fā)光材料復合的納米TiO2光催化劑?？梢姽庀逻M行了摻雜樣品降解亞甲基蘭的研究

4、，結果表明復合樣品對亞甲基蘭COD的去除率明顯高于純TiO2，特別是用Er3+/Ca0.9Y0.1F2.1做復合劑時，可見光下5小時去除率達到70％以上，大約是純TiO2的兩倍。通過降解亞甲基蘭對光降解的機理進行了研究，結果表明在該催化系統(tǒng)中存在光生空穴氧化和羥基自由基氧化兩種機理，用摻雜物質做催化劑時，該降解系統(tǒng)在可見光下遵循的是混合型氧化機理，但是空穴氧化占主要部分。 3.用浸漬法制備了氮摻雜納米TiO2光催化劑并在太陽光下

5、利用該催化劑對養(yǎng)殖氨氮廢水進行催化降解。結果表明經(jīng)過5個小時的照射，該樣品對氨氮廢水中氨氮的降解率達到86.7％，這說明該樣品在養(yǎng)殖用氨氮廢水處理方面有較好的應用前景。用溶膠-凝膠燃燒法制備了具有高吸附性能的CaAl2O4，并利用溶膠-凝膠法制備出CaAl2O4負載型的氮摻雜TiO2納米光催化劑。太陽光下分別對TiO2、氮摻雜TiO2和負載TiO2樣品進行了降解造紙廢水的研究，結果發(fā)現(xiàn)負載樣品的光降解活性明顯優(yōu)于其它兩種樣品，這說明Ca