復(fù)合摻雜光催化劑二氧化鈦及改變其光催化性能的研究.pdf

1、在光催化領(lǐng)域，可以利用納米光催化劑把無限的光能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能，現(xiàn)在納米技術(shù)的高速發(fā)展，為納米光催化技術(shù)的應(yīng)用提供了極好的機(jī)遇，所以光催化技術(shù)成為當(dāng)今科學(xué)研究的熱點(diǎn)，其應(yīng)用范圍十分廣泛，如污水處理、空氣凈化、太陽能利用、抗菌、防霧和自清潔功能等。納米二氧化鈦是一種被研究得最多的光催化劑，它不僅能使反應(yīng)體系中的有毒重金屬發(fā)生光致還原而脫毒，而且能光催化氧化水體中和空氣中的絕大多數(shù)有機(jī)污染物，包括染料、表面活性劑、農(nóng)藥、及各種難生物降解的有毒有

2、機(jī)污染物，降解最終產(chǎn)物為H2O、CO2和無害離子，二氧化鈦光催化技術(shù)具有自身穩(wěn)定、產(chǎn)物清潔、無二次污染等特點(diǎn)，被認(rèn)為是一種最具有前途的污水深度凈化技術(shù)。但是，以二氧化鈦半導(dǎo)體為基礎(chǔ)的光催化技術(shù)目前還存在著兩個關(guān)鍵的科學(xué)技術(shù)難題：量子產(chǎn)率低和太陽能利用率低。本論文針對納米二氧化鈦這兩大難題展開研究，通過改變制備條件、金屬和非金屬復(fù)合摻雜的一系列實(shí)驗(yàn)，拓寬了二氧化鈦的吸收波長，并提高其光催化氧化的活性。 首先，本課題研究了二氧化鈦的

3、制備方法及其各個制備條件對光催化活性的影響。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，水解溫度、陳化時間、烘干溫度和時間對催化劑的活性沒有太大影響，而溶液配比、pH值和煅燒溫度是影響催化劑活性的關(guān)鍵因素，特別是煅燒溫度，因?yàn)樗鼪Q定了二氧化鈦的晶型和粒徑的大小。 接著，本課題研究了金屬、非金屬摻雜以及復(fù)合摻雜光催化劑二氧化鈦改變其光催化性能。本實(shí)驗(yàn)采用溶膠-凝膠法制備純的納米TiO2和摻雜的TiO2，在高壓汞燈和氙燈的照射下，即在紫外光和可見光下，通過降解甲

4、基橙測試其光催化活性。比較一系列的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，我們得出：Gd和Ho兩種稀土元素的摻雜明顯提高了TiO2在紫外燈下的光催化活性，而非金屬N的摻雜使TiO2的吸收波長發(fā)生紅移，提高了其在氙燈下的光催化活性。TiO2、TiO2-Gd、TiO2-Ho、TiO2-N、TiO2-Gd-N和TiO2-Ho-N的最佳煅燒溫度分別是400℃、600℃、550℃、400℃、500℃和500℃。一般而言，金屬摻雜的TiO2在煅燒溫度較高的時候效果比較好，而非金