可見光響應(yīng)型磁載TiO2光催化劑的制備及其催化性能研究.pdf

1、TiO2光催化劑以其具有價(jià)廉無毒、抗光腐蝕和化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定等優(yōu)點(diǎn)，歷來是光催化研究領(lǐng)域里的熱點(diǎn)，并有望成為最有前途的綠色環(huán)保型催化劑之一。但由于純TiO2粉末顆粒細(xì)小，在使用其懸浮體系進(jìn)行光催化反應(yīng)后，催化劑的回收重復(fù)利用困難，不符合可持續(xù)發(fā)展的要求;同時(shí)純TiO2的帶隙較寬，只能吸收太陽光中的紫外部分，耗能較高。另外，現(xiàn)有一些關(guān)于光催化劑的研究混淆了吸附與催化降解的關(guān)系。因此，本論文主要針對純TiO2回收困難、重復(fù)使用性差和太陽光利用率

2、低兩個(gè)性能缺陷的問題，對其進(jìn)行改性研究。
　　論文第一部分是基于楊梅單寧(BT)的Fe3O4磁核載體的制備。利用富含酚羥基的楊梅單寧合成具有良好分散性、穩(wěn)定性以及磁性能優(yōu)良可控的Fe3O4納米顆粒。研究了單寧用量、溶液的pH值、反應(yīng)時(shí)間、反應(yīng)溫度、焙燒溫度等條件對Fe3O4磁性能的影響，并通過TG、IR、XRD、SEM、BET、VSM等多種測試手段對Fe3O4磁核進(jìn)行表征。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，基于BT制得的Fe3O4呈球形，單寧用量和熱

3、處理溫度對材料的磁性能影響較大，其它幾個(gè)因素的影響較小，當(dāng)單寧與鐵質(zhì)量比為1∶1，熱處理溫度在800℃時(shí)，制得的Fe3O4表現(xiàn)出優(yōu)異的磁性能，其飽和磁化強(qiáng)度為81.08 emu/g。
　　論文第二部分是以制備的Fe3O4為磁核，獲得兼具磁性和光催化性能的Fe3O4/TiO2納米復(fù)合光催化劑。采用溶膠-凝膠輔助溶劑熱晶化法的合成工藝，利用鈦酸丁酯的水解直接將TiO2包覆在Fe3O4上。通過ICP、XRD、SEM、UV-VIS、VSM

4、等多種測試手段對材料的結(jié)構(gòu)特征進(jìn)行表征，并以甲基橙溶液作為降解的污水模型，研究考察了反應(yīng)溫度、反應(yīng)物之間的用量比例等條件對催化劑降解性能的影響。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，F(xiàn)e3O4/TiO2光催化劑在紫外光下降解甲基橙的催化活性與P25接近，并表現(xiàn)出優(yōu)良的回收重復(fù)使用性能，在第11次重復(fù)使用時(shí)對甲基橙的降解率僅下降了7.1％。同時(shí)通過自由基捕獲實(shí)驗(yàn)證實(shí)了在光催化降解甲基橙過程中起主要作用的自由基為超氧自由基(·O2)。
　　論文第三部分是探討

5、元素?fù)诫sTiO2以改善其可見光響應(yīng)的方法與條件。以稀土金屬元素(Ce、Nd)和非金屬元素(F)摻雜改性TiO2，并初步探索制備了幾個(gè)不同摻雜量的Fe3O4/Nd-TiO2和Fe3O4/F-TiO2磁性光催化劑。實(shí)驗(yàn)以鈦酸丁酯為前驅(qū)體，通過溶膠凝膠輔助溶劑熱晶化法制備得到三類不同摻雜改性的TiO2光催化劑和可見光響應(yīng)型磁載TiO2光催化劑。通過XRD、SEM、UV-VIS等多種測試手段對材料的結(jié)構(gòu)特征進(jìn)行表征，并以甲基橙為模型污染物考察了