納米TiO-,2-光催化劑制備及其可見(jiàn)光響應(yīng)改性研究.pdf

1、納米TiO<,2>半導(dǎo)體光催化氧化以其高強(qiáng)的氧化能力能夠?qū)⒔^大多數(shù)有機(jī)污染物降解并最終完全礦化為CO<,2>、H<,2>O及其它無(wú)機(jī)小分子物質(zhì)，從而消除對(duì)環(huán)境的污染。該技術(shù)具有成本低、效率高、操作簡(jiǎn)便、反應(yīng)條件溫和、無(wú)毒、無(wú)二次污染等突出優(yōu)點(diǎn)，因此具有廣闊的應(yīng)用前景。但是，V的帶隙能較大(E<,g>=3.2eV)，需要能量較高的紫外線(λ≤387.5nm)照射才能表現(xiàn)出光催化活性，不能有效利用太陽(yáng)能，且量子產(chǎn)率較低，這成為制約其大規(guī)模實(shí)

2、用化的一個(gè)瓶頸問(wèn)題。目前，具有可見(jiàn)光響應(yīng)、高量子產(chǎn)率、低成本的納米TiO<,2>光催化劑的研究開(kāi)發(fā)成為該技術(shù)的核心問(wèn)題。 本論文采用廉價(jià)易得的無(wú)機(jī)鹽TiCl<,4>為原料進(jìn)行加熱水解制備納米TiO<,2>，使用XRD、SEM等表征手段研究了初始鈦濃度、水解溫度及添加SO<,4><'2->陰離子對(duì)TiO<,2>粉體粒徑、形貌和晶相組成的影響，制備出粒徑約34nm、晶相組成可控、呈球形的納米TiO<,2>粉體。

3、 使用TiCl<,4>加熱水解制備納米TiO<,2>的燒結(jié)前產(chǎn)物——水合氧化鈦，選用碳酸銨和硫脲等常見(jiàn)化學(xué)試劑作為氮、硫來(lái)源，通過(guò)機(jī)械化學(xué)法合成了非金屬氮、硫摻雜改性的納米TiO<,2>。使用XRD、SEM等表征手段研究了機(jī)械化學(xué)制備過(guò)程對(duì)粉體粒徑、形貌和晶相組成的影響；使用XPS研究了摻雜元素氮、硫在改性納米TiO<,2>表面和體相的化學(xué)態(tài)及濃度；使用UV-Vis研究了納米TiO<,2>摻雜前后的UV-Vis吸收光譜。結(jié)果表明，氮、

4、硫以N<'3->、S<'6+>和S<'4+>的形式摻雜進(jìn)入TiO<,2>表面及表層體相結(jié)構(gòu)中，使納米TiO<,2>在波長(zhǎng)400～650nm的可見(jiàn)光區(qū)有了較顯著的光吸收。 采用苯酚水溶液作為模擬有機(jī)污水，研究了摻雜改性前后納米TiO<,2>在天然太陽(yáng)光和人工紫外光照射下的光催化活性。結(jié)果表明，氮、硫摻雜提高了納米TiO<,2>在天然太陽(yáng)光照射下的光催化活性。通過(guò)與紫外光照射下催化活性的比較分析，得出結(jié)論：氮、硫摻雜改性使納米T