金屬修飾TiO-,2-及光催化活性的研究.pdf

1、近年來，TiO2作為一種半導(dǎo)體光催化劑，由于其氧化能力強(qiáng)、價(jià)格低廉、無毒和長期光化學(xué)穩(wěn)定性而在環(huán)境凈化方面引起了廣泛的關(guān)注。但是TiO2光牛電子與光生空穴易復(fù)合，是制約其實(shí)際應(yīng)用的關(guān)鍵。擔(dān)載金屬被認(rèn)為是降低光牛電子與光生空穴易復(fù)，提高TiO2光催化活性的有效方法。本論文將從TiO2擔(dān)載貴金屬和過渡金屬兩個(gè)方面討論擔(dān)載金屬對于TiO2光催化活性的提高。
　　 由于貴金屬摻雜可以在半導(dǎo)體的能帶形成肖特基勢壘，費(fèi)米能級位置發(fā)生變化，建

2、立新的費(fèi)米能級相同的平衡體系。由于肖特基勢壘是電子的淺勢阱，因此可以抑制光牛電子和空穴的復(fù)合，延長空穴的壽命，從而提高催化劑的光催化活性。為此，本文首先研究的是Pt和Ru在TiO2表面的擔(dān)載及催化劑的光催化性能。我們采用紫外光沉積法，利用TiO2在光激發(fā)下牛成的光生電子還原氯鉑酸(H2PtCl6)或RuCl3溶液，牛成的Pt單質(zhì)或Ru單質(zhì)，制備出了Ru/TiO2，Pt/TiO2，PtRu/TiO2和RuPt/TiO2等新型光催化劑，同時(shí)

3、研究了這些催化劑降解有機(jī)物(甲醇，乙酸等)的光催化活性。
　　 在第三章中，利用零價(jià)Fe摻雜改性納米TiO2粒了，制備了一種既具有鐵磁性同時(shí)又有高催化活性的新型催化劑-Fe0/TiI2。其中，F(xiàn)eSO4·7H2O作為前驅(qū)體，KBH4和聚乙二醇(PEG-6000)用來原位還原亞鐵離了，Deguss.P25型TiO2(P2.TiO2)用作Fe0晶體牛長的基體。本文還針對Fe0/TiO2的良好鐵磁性設(shè)計(jì)了一種新型的光催化反應(yīng)體系，即磁

4、性定位集中高效光催化反應(yīng)體系。通過對偶氮染料--弱酸性黃G(C.I.Aci.Yello.117)染料分子的吸附和降解，表明Fe0/TiO2納米粒了在無攪拌狀態(tài)下，能夠集中高效催化染料，并且在反應(yīng)后可以通過外界磁場加以回收利用。
　　 在第四章中，利用水熱法制備了晶型良好同時(shí)具有高比表面積的二氧化鈦納米棒，并以此為基材，在TiO2納米棒擔(dān)載Fe0納米粒子，制備了一種既具有鐵磁性同時(shí)催化活性較高的新型催化劑-Fe0/TiNR。研究發(fā)

5、現(xiàn)Fe0粒子主要存在于TiNR的中空部分以及層狀結(jié)構(gòu)之間，這個(gè)有趣的現(xiàn)象使得Fe0/TiNR的穩(wěn)定性大為提高。為有效利用Fe0/TiNR的鐵磁性，本文設(shè)計(jì)了一種新穎的“磁控光催化體系”，即在兩相液體一甲苯和水共存的體系中，通過外界磁場的作用能使催化劑到達(dá)特定的位置，從而可以簡單的控制“光反應(yīng)開啟”和“光反應(yīng)關(guān)閉”兩種狀態(tài)，因此能夠方便而有效地催化降解目標(biāo)有機(jī)物。
　　 此外，在這個(gè)磁控光催化體系中，如果在水相中含有有毒有機(jī)物，也