納米結(jié)構(gòu)二氧化鈦可見(jiàn)光催化劑的制備及其性能研究.pdf

1、TiO2光催化作為一種環(huán)境治理的高級(jí)氧化技術(shù)受到人們的廣泛關(guān)注。在能量大于其禁帶寬度的光照射下，TiO2被激發(fā)產(chǎn)生光生電子-空穴對(duì)，然后光生電子-空穴對(duì)遷移至催化劑表面實(shí)現(xiàn)光生載流子的有效分離。光生載流子具有強(qiáng)氧化還原能力，能有效催化降解大部分的有機(jī)污染物，并將有毒的無(wú)機(jī)污染物轉(zhuǎn)化成無(wú)毒的形式。多年以來(lái)，利用各種方法提高TiO2的光催化活性，研究和開(kāi)發(fā)具有可見(jiàn)光催化活性的TiO2一直是二氧化鈦光催化研究領(lǐng)域的熱門課題。
　　 在

2、本論文中，我們通過(guò)水解法和水熱法分別合成了一系列具有高活性的TiO2可見(jiàn)光催化劑，具體研究?jī)?nèi)容和結(jié)果如下：
　　 （1）將二氧化錫擔(dān)載在氮摻雜二氧化鈦表面，制成一種新型的可見(jiàn)光摻雜-復(fù)合催化劑SnO2/TiO2-N，利用該催化劑在紫外和可見(jiàn)光照射下催化降解4-氯苯酚污染物，以考察其光催化性能。對(duì)制備的催化劑樣品進(jìn)行結(jié)構(gòu)表征，研究分析該復(fù)合催化劑中的可見(jiàn)光響應(yīng)機(jī)理以及影響光催化活性的因素。研究結(jié)果表明，TiO2-N表面擔(dān)載SnO2

3、能夠促進(jìn)光生電子和空穴的分離，有效抑制光生載流子的復(fù)合，有利于催化劑光催化活性的提高；另外與金屬原子鍵合以N-Ti-O和N-Sn-O鍵存在的表面氮物種可能是具有可見(jiàn)光響應(yīng)的活性物種。SnO2與TiO2-N復(fù)合促使N-Sn-O鍵形成，具有可見(jiàn)光響應(yīng)的活性氮物種增加，能夠更加有效的利用可見(jiàn)光，所以摻雜.復(fù)合催化劑SnO2/TiO2-N的可見(jiàn)光催化活性提高。
　　 （2）以銦摻雜二氧化鈦納米粉末為前驅(qū)體，采用水熱法制備了具有優(yōu)良性能的

4、銦摻雜二氧化鈦納米管，借助XRD、Raman、TEM等多種手段對(duì)這些催化劑的晶體結(jié)構(gòu)、表面微結(jié)構(gòu)和禁帶寬度等進(jìn)行了表征，并以有機(jī)小分子4-氯苯酚為目標(biāo)污染物，對(duì)催化劑的可見(jiàn)光催化性能進(jìn)行研究。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，納米顆粒在強(qiáng)堿作用下已經(jīng)基本不存在，轉(zhuǎn)化成了管狀結(jié)構(gòu)，且所得納米管兩端開(kāi)口，生長(zhǎng)良好。在x％In-TiO2納米管中，In3+進(jìn)入TiO2的晶格取代了部分Ti4+，并在TiO2的禁帶寬度中引入了摻雜離子的定域態(tài)能級(jí)，拓展了可見(jiàn)光響應(yīng)范圍