鈦酸鹽光催化劑的制備及光催化分解水性能.pdf

1、本論文采用溶膠-凝膠法合成了Bi4Ti3-xMxO12(x=0~0.5,M=Cr、Fe、Co)系列單相多晶材料，并對其進(jìn)行了負(fù)載NiOx的研究，通過差熱(DTA)、粉末X射線衍射(XRD)、紫外-可見漫反射光譜(UV-vis)、傅里葉-紅外(FT-IR)、比表面積(BET)、掃描電子顯微鏡(SEM)和光催化分解水制氫實驗等測試手段對這些復(fù)合氧化物的合成、結(jié)構(gòu)及光催化性能進(jìn)行了較為系統(tǒng)的探討和研究，為鉍氧層鈣鈦礦型復(fù)合氧化物的研究、開發(fā)和

2、應(yīng)用提供了實驗依據(jù)。
　　研究表明Bi4Ti3-xMxO12(x=0~0.5,M=Cr、Fe、Co)為鉍氧層鈣鈦礦型結(jié)構(gòu)，屬正交晶系。UV-vis分析表明，該系列樣品在可見光區(qū)有很好的吸光性能。通過BET分析發(fā)現(xiàn)，該系列樣品的比表面積相對較大，且隨著x值的增加而增大。SEM結(jié)果表明，隨著金屬離子摻雜量的增加，催化劑表面結(jié)晶度提高。光催化分解水制氫實驗結(jié)果表明，結(jié)晶度是決定樣品光催化活性的最重要因素，這是因為結(jié)晶度提高，意味著缺陷的

3、減少，進(jìn)而降低了電子-空穴對復(fù)合的幾率，從而提高其光催化活性。這為開發(fā)新型高效的光催化劑提供了很好的思路。
　　通過對Bi4Ti3-xMxO12(x=0~0.5，M=Cr、Co)系列樣品進(jìn)行光解水制氫性能測試，發(fā)現(xiàn)摻雜后樣品的催化活性明顯提高，且負(fù)載NiOx對其催化活性也有一定程度的提高，其中Bi4Ti2.6Cr0.4O12的效果最佳。這是因為Cr、Co摻雜使TiO6八面體結(jié)構(gòu)發(fā)生畸變，從紅外光譜中可以看出800cm-1波長處Ti

4、O6八面體結(jié)構(gòu)的吸收峰隨著摻雜量的增加明顯減小，這對催化活性有重要意義。Bi4Ti3-xFexO12(x=0~0.5)也為鈣鈦礦型結(jié)構(gòu)，屬正交晶系。隨著x值的逐漸增大，其在可見光區(qū)的吸收明顯增強(qiáng)，并在波長420~480nm處有一個較強(qiáng)的吸收峰，隨著x值的增加比表面積呈上升趨勢。經(jīng)過摻雜后催化劑的活性反而降低。這是因為Fe摻雜使TiO6八面體結(jié)構(gòu)發(fā)生畸變，從紅外光譜中幾乎看不出800cm-1波長處TiO6八面體結(jié)構(gòu)的吸收峰。所以，選擇適當(dāng)