TiO-,2-介孔材料的摻雜及其光催化性能的研究.pdf

1、介孔材料因其具有比表面積大、空隙率高、孔徑分布窄、孔排列有序等特點(diǎn)而成為工業(yè)應(yīng)用（如光催化、離子交換、分子篩、吸附和分離等）的首選。在光催化領(lǐng)域，使用最多的光催化劑是TiO2，它不但無(wú)毒害、價(jià)廉、催化活性高、化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)，而且光生空穴具有強(qiáng)氧化性。但TiO2光催化材料只在紫外光下有活性，限制了其在商業(yè)中的應(yīng)用前景。同時(shí)合成高光催化活性的銳鈦礦型介孔TiO2也是一個(gè)新的挑戰(zhàn)。通過(guò)摻雜過(guò)渡金屬離子或者非金屬離子制備介孔復(fù)合材料，不僅能有效提高

2、其光催化活性，而且能擴(kuò)展其吸收光譜范圍，在處理廢水有機(jī)污染物以及利用可見(jiàn)光等方面具有廣闊的應(yīng)用前景。 本項(xiàng)研究通過(guò)溶膠-凝膠法合成了氮摻雜介孔TiO2及氮、鐿共摻雜介孔TiO2復(fù)合材料，利用X-射線衍射（XRD）、透射電子顯微鏡（TEM）、X射線能量分散譜儀（EDX）、N2吸附-脫附分析和紫外-可見(jiàn)漫反射吸收光譜分析（UV-Vis DRS）等手段對(duì)樣品進(jìn)行表征。結(jié)果表明：400℃煅燒得到的樣品XRD譜圖在2θ=25.4°（101

3、），37.9°（004），48.1°（200），55.1°（211）等處出現(xiàn)銳鈦礦相特征衍射峰，說(shuō)明制備出的介孔TiO2復(fù)合材料的骨架結(jié)構(gòu)為銳鈦礦型；TEM圖中有明顯的孔道分布；N2吸附-脫附曲線表明合成材料具有介孔結(jié)構(gòu)，并且隨含氮量的增加，樣品的孔徑先增加再減小，但是比表面積減?。籈DX分析表明氮取代了TiO2中的氧，而鐿取代了其中的鈦，進(jìn)入了晶格中；UV-Vis漫反射吸收光譜分析表明，復(fù)合材料吸收峰發(fā)生紅移，使光譜響應(yīng)范圍向可見(jiàn)光拓

4、展，提高TiO2對(duì)可見(jiàn)光的利用率。 以甲基橙為目標(biāo)降解物，在紫外和可見(jiàn)光下考察了氮摻雜介孔TiO2的光催化活性，氮摻雜介孔TiO2材料在紫外和可見(jiàn)光下均有較高的催化活性。在紫外光下3h內(nèi)，以10％ N/TiO2為催化劑對(duì)甲基橙的降解率達(dá)到了99.3％以上，高于純TiO2的降解率；而在模擬太陽(yáng)光下，在6h內(nèi)其對(duì)甲基橙的降解率達(dá)到了74.5％，而純TiO2對(duì)甲基橙的降解率不足5％。 以棉桿黑液為目標(biāo)降解物，在紫外光下考察了氮