氮摻雜可見光響應(yīng)型納米TiO-,2-的制備及光催化性能研究.pdf

1、納米TiO<,2>作為一種寬帶半導(dǎo)體，由于性質(zhì)穩(wěn)定、無毒、以及高效的光催化活性，引人矚目。但TiO<,2>禁帶寬度大(3.2eV)，只能利用太陽光中的紫外線部分(僅占太陽光能5-8％)。這使TiO<,2>作為光催化劑在實(shí)際應(yīng)用中難以大規(guī)模推廣。本論文分別采用“水解法”和“膠溶-水熱法”制備可見光響應(yīng)型納米TiO<,2>。通過XRD、IR、UV-Vis和TG-DTA/DSC等分析測試方法，并以甲基橙降解作為納米TiO<,2>光催化探針反應(yīng)

2、研究了納米TiO<,2>結(jié)構(gòu)、光吸收性質(zhì)及其光催化活性。并在此基礎(chǔ)上，進(jìn)一步研究了三乙胺的用量和[H<'+>]對通過“膠溶-水熱”胺化摻N法所制備的“含N”納米TiO<,2>可見光響應(yīng)性質(zhì)和光催化效果的影響。此外，本文還對氮摻雜TiO<,2>的形成機(jī)理進(jìn)行了探討。 實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明：(1)通過“膠溶-水熱法”制備的納米二氧化鈦樣品，270℃焙燒是制備可見光響應(yīng)型納米TiO<,2>的合適溫度；(2)“水解法”制備的產(chǎn)品結(jié)晶度太低，光催

3、化活性低。“膠溶-水熱法”制備的TiO<,2>，經(jīng)270℃焙燒后不但結(jié)晶度高，而且其可見光吸收性能(閾值為418nm)和光催化性能(光催化30min，對甲基橙的降解率為42.57％)都較好。比較發(fā)現(xiàn)：“膠溶-水熱法”是制備可見光型納米TiO<,2>的有效方法。(3)以Ti(SO<,4>)<,2>為鈦源，三乙胺(Et<,3>N)為氮源，在有一定濃度的H<'+>存在的條件下，通過“膠溶-水熱法”制備氮摻雜納米TiO<,2>時，硝酸量為60m

4、l(4mol/L)，三乙胺量為15ml(即0.336mol)條件下制備的樣品可見光活性最高。研究發(fā)現(xiàn)：經(jīng)過30min的光催化后，樣品對甲基橙的降解率達(dá)到了79.21％；持續(xù)光照90min后，甲基橙降解率甚至達(dá)到了100％。通過TG-DTA/DSC、IR和UV-Vis光譜分析了膠溶-水熱晶化過程中吸附在TiO<,2>表面的三乙氨分子或胺離子的存在形式，以及通過C-N斷裂在TiO<,2>表面形成Ti-N鍵和新的帶隙能級使催化劑的吸收帶紅移至