C-TiO2的制備及其光催化性能研究.pdf

1、本文采用新型發(fā)泡輔助法和傳統(tǒng)化學(xué)氣相沉積法，分別制備了C/TiO2微板以及C/TiO2無定形膜。C/TiO2微板用于液相降解，以苯酚作為模擬有機(jī)污染物，評價(jià)其光催化性能。考察了焙燒溫度、焙燒氣氛、制備方法、污染物濃度、污染物種類和空穴犧牲劑等因素對光催化活性的影響。C/TiO2無定形膜用于氣相降解，以甲醛作為模擬氣相污染物，評價(jià)其光催化性能?？疾炝吮簾郎囟?、焙燒氣氛和基材材料等因素對光催化活性的影響。利用XRD、TEM、SEM、BET、

2、EDS、XPS、FTIR、UV-Vis DRS、UPS、PL等表征分析，對兩種不同形態(tài)的C/TiO2的光催化劑進(jìn)行表征并推測其可能的催化機(jī)理。
　　對于C/TiO2微板，通過XRD和TEM等表征分析可知，微板為銳鈦礦晶相的TiO2，其體相中碳類物質(zhì)的大量殘存會降低樣品的結(jié)晶度，焙燒溫度是C/TiO2微板結(jié)晶及晶相轉(zhuǎn)化的主要影響因素；通過TEM、SEM和BET表征分析可知，所制備的C/TiO2微板厚度相對比較均勻（10um以內(nèi)），樣

3、品微觀上主要是由大小相對均勻10~20nm的納米級晶粒自由排列堆積而成，并且其擁有介孔結(jié)構(gòu)且孔徑分布相對較窄；通過EDS、XPS、FTIR表征分析可知，樣品的元素組成為C、O、Ti，摻雜的碳類物質(zhì)主要以C-C、C-O、C=O或COOR的形態(tài)存在，樣品中存在的COO-與Ti羧基雙配位螯合結(jié)構(gòu)，擁有獨(dú)特的吸電子性質(zhì)，會導(dǎo)致樣品中Ti O2晶體原有的電子密度狀態(tài)發(fā)生改變；通過XRD、FTIR、XPS、UV-Vis DRS和PL表征分析表明，由

4、于螯合結(jié)構(gòu)特有的吸電子作用，使其在未改變樣品晶相結(jié)構(gòu)的前提下，不僅影響了鈦氧八面體中原有電子密度狀態(tài)，還改變了樣品的價(jià)帶結(jié)構(gòu)。并且螯合結(jié)構(gòu)還能夠抑制空穴電子對的復(fù)合，提升光生載流子的分離效率。
　　對于C/TiO2無定形膜，通過XRD、TEM表征分析可知，所制備的樣品為無定形晶相；通過SEM、EDS等表征分析可知，樣品的元素組成為Ti、O、C，表面元素分布相對比較均勻且有少量球形團(tuán)簇鑲嵌；通過XPS表征分析可知，樣品的元素組成為C

5、、O、Ti，且Al元素并未摻入C/TiO2無定形膜中，摻雜碳類物質(zhì)以C-C、C-O、C=O或COOR的形態(tài)存在于C/TiO2無定形膜中；通過UV-Vis DRS表征分析可知，樣品存在兩個吸收邊帶分別為350 nm和420 nm，分別對應(yīng)的光學(xué)禁帶寬度為3.54 eV和2.95 eV，這是由于碳類物質(zhì)的摻雜產(chǎn)生的雜質(zhì)能級所導(dǎo)致，而雜質(zhì)能級的引入成為光生載流子的捕獲阱，延長光生載流子的壽命；結(jié)合UPS表征分析可知，當(dāng)C/TiO2無定形膜被光