TiO2光催化劑的制備及其光電催化性能研究.pdf

1、半導(dǎo)體TiO2是一種高效的光催化劑,具有很強(qiáng)的氧化能力,在紫外光照下,它能將空氣中和水中的有機(jī)污染物降解為CO2和H2O,很有可能成為一種處理環(huán)境污染物的有效方法,已經(jīng)引起研究人員的極大關(guān)注。光電催化是一種通過(guò)施加外加電壓,將光激發(fā)產(chǎn)生的光生電子遷移到對(duì)電極上,減少光生電子—空穴的復(fù)合,從而促進(jìn)光催化劑催化活性顯著提高的技術(shù)。一般認(rèn)為,金紅石相TiO2的光催化活性比較差,但它的激發(fā)波長(zhǎng)范圍比較廣,且是熱力學(xué)穩(wěn)定相,有廣泛的應(yīng)用前景,因此

2、,關(guān)于如何提高金紅石的光催化活性的研究是非常有意義的。基于這個(gè)目的,本文研究了光電催化體系中金紅石相TiO2粉末、薄膜以及復(fù)合半導(dǎo)體WO3-TiO2薄膜對(duì)甲基橙的降解效率。采用溶膠—凝膠法制備銳鈦礦相、金紅石相以及混晶相TiO2粉末,分別測(cè)試了三者對(duì)甲基橙的光催化、電催化以及光電催化降解效率,結(jié)果發(fā)現(xiàn)金紅石的電催化和光電催化活性分別比銳鈦礦提高了60.9%和8.3%,電化學(xué)實(shí)驗(yàn)也進(jìn)一步證實(shí)了這一點(diǎn)。由于固定化的催化劑比粉體催化劑更容易應(yīng)

3、用于實(shí)際的污染治理中,我們采用直接熱氧化法制備了金紅石相TiO2薄膜,通過(guò)X射線衍射(XRD),掃描電鏡(SEM)等表征手段,研究了薄膜的組成和形貌,并將所制薄膜催化劑用于甲基橙的光催化降解反應(yīng)。結(jié)果顯示,600℃煅燒3h的金紅石相TiO2具有最佳的光電催化活性,對(duì)甲基橙的催化降解率為34.8%；且光電催化降解甲基橙的效率明顯大于單一的光催化和電催化效率之和,說(shuō)明本文所研究的光電催化體系反應(yīng)存在著光電協(xié)同效應(yīng)。在光電催化體系中加入了電子