特殊形貌納米TiO2的制備、表征及光催化性能研究.pdf

1、TiO2以其氧化能力強、化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定、無毒、催化效率高等特點，成為應(yīng)用最為廣泛的納米材料之一。然而，由于TiO2寬的帶隙能，只能在紫外光照射下被激發(fā)，為了提高TiO2光催化劑對各種污染物的降解效率，就有必要拓寬TiO2的光響應(yīng)區(qū)域，增強光響應(yīng)強度。本文分別制備了N摻雜TiO2多孔薄膜以及各種不同形貌結(jié)構(gòu)的TiO2光催化劑，研究了不同光源下樣品TiO2的光催化性能。具體工作內(nèi)容如下:
　　1、以氨水為氮源，采用溶膠-凝膠法制備N摻雜

2、TiO2光催化劑(N-TiO2)，并以硅烷偶聯(lián)劑kh550對N-TiO2進行改性，分別以P25、N-TiO2、改性的N-TiO2(N-TiO2-m)為原料，依次加入冰醋酸、去離子水、無水乙醇、乙基纖維素和松油醇，通過逐步研磨、旋轉(zhuǎn)涂膜以及高溫煅燒制備三種多孔薄膜。并以4-硝基苯酚(4-NP)溶液為目標(biāo)污染物，研究了紫外光下TiO2多孔薄膜的光催化性能，確定了最佳降解條件，并研究了薄膜耐用性以及三種薄膜對4-NP的光催化性能比較。結(jié)果表明

3、，N元素被成功摻雜，在制備的三種多孔薄膜中，N-TiO2-m多孔薄膜的光催化性能最佳。10 mg/L的4-NP溶液吸附30 min，在pH2的條件下，N-TiO2-m多孔薄膜對4-NP的降解率于180 min達到90％以上，且四次循環(huán)使用后，180 min的降解率仍接近80％。
　　2、以鈦酸四正丁酯(TBT)為Ti源，分別以十六烷基三甲基溴化銨(CTAB)、十二烷基苯磺酸鈉(SDBS)、十二烷基硫酸鈉(SDS)為表面活性劑，丙三

4、醇、乙二醇(EG)、尿素為添加劑，通過水熱法制備了不同形貌的TiO2光催化劑。分別以不同的表面活性劑、表面活性劑(CTAB、SDBS)與添加劑（丙三醇、EG、尿素）的組合，來改變TiO2光催化劑的形態(tài)與結(jié)構(gòu)，此外，還考察了不同的TBT含量對形貌的影響。結(jié)果表明，所制備出的TiO2催化劑呈現(xiàn)出較好的三維(3D)結(jié)構(gòu)，觀察到的特定3D結(jié)構(gòu)包括雙錐形圓柱狀、花簇狀、海膽狀、燈籠狀結(jié)構(gòu)。以羅丹明B(RhB)溶液測試樣品的光催化性能。其中，在SD

5、BS作用下，所獲得的一系列產(chǎn)品形貌結(jié)構(gòu)獨特，顯示出良好的光催化性能。在紫外光、可見光輻照150 min后，銳鈦礦相(72％)及金紅石相(28％)共同存在的3D混相海膽狀TiO2光催化劑對RhB溶液的降解率分別達到了95％及83％。
　　3、以TBT為Ti源，鹽酸為抑制劑，考察了不同單一有機溶劑及混合有機溶劑對TiO2光催化劑形貌的影響。分析結(jié)果表明，以甲苯為溶劑時，獲得了較好的純金紅石相3D海膽狀TiO2，以RhB溶液作為目標(biāo)污染