尿素改性工業(yè)TiO2的制備及可見光催化性能研究.pdf

1、近年來，利用半導(dǎo)體光催化劑處理環(huán)境污染物已引起世界關(guān)注。納米二氧化鈦作為光催化劑具有化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定，價廉易得，無毒等優(yōu)點，受到國內(nèi)外的廣泛重視，但是二氧化鈦也存在一些缺陷，其光生電子-空穴的復(fù)合率高，量子效率偏低，光催化性能不突出，TiO2禁帶寬度大(3.2eV)，只能利用占太陽光譜范圍3-5％的紫外光部分，光催化實用化和工業(yè)化主要是由于太陽光的有效利用率低和較低的光量子效率。因此，對納米TiO2的改性研究，以降低催化劑的光生電子-空穴的

2、復(fù)合率，提高其催化性能和對可見光的利用率具有重大的研究意義。
　　本文將尿素與工業(yè)TiO2按一定質(zhì)量比混合，置于馬弗爐中煅燒一定時間制得一種含氮的N-TiO2復(fù)合光催化劑，用傅里葉紅外光譜(FT-IR)、X射線光電子能譜(XPS)、X射線衍射(XRD)、熱重分析(TG-DSC)、透射電子顯微鏡(TEM)、熒光光譜和紫外-可見光漫反射吸收光譜(UV-Vis/DRS)等手段對催化劑進行了表征。以亞甲基藍為目標污染物，可見光為光源，評價

3、了不同煅燒溫度、不同煅燒時間、不同質(zhì)量比制得的催化劑的光催化活性，并探討了尿素為氮源改性工業(yè)TiO2的可見光光催化活性相關(guān)機理。結(jié)果表明:
　　(1)尿素與工業(yè)TiO2質(zhì)量比為3∶1，煅燒溫度為450℃，煅燒時間為1h制得的樣品3N-TiO2-450可見光活性最好。在可見光條件下，光照4h，對濃度為5mg/L的亞甲基藍降解率達到95.1％;在氣象實驗中，經(jīng)過100min的光催化降解，3N-TiO2-450對甲苯的降解率達到28.2

4、6％。改性過后的納米TiO2粒徑相對于純工業(yè)TiO2(17.0nm）有一定增大，達18.1nm。
　　(2)通過對N-TiO2復(fù)合光催化劑做的傅里葉紅外光譜(FT-IR)、X射線光電子能譜(XPS)以及透射電子顯微鏡(TEM)表征，結(jié)果表明尿素在高溫下能夠轉(zhuǎn)交為類石墨結(jié)構(gòu)的C3N4鑲嵌在TiO2晶體中;通過X射線衍射(XRD)分析可知，C3N4在均勻鑲嵌在TiO2晶體表面;由熱重分析(TG-DSC)可知，尿素在煅燒溫度為330℃時