摻硫TiO2光催化劑的制備表征及其光催化性能.pdf

1、半導(dǎo)體光催化氧化處理環(huán)境污染物是近年來(lái)興起的一種污染治理技術(shù)。由于半導(dǎo)體光催化劑對(duì)很多生物難降解的有機(jī)物表現(xiàn)出較強(qiáng)的降解能力，可將環(huán)境有害物質(zhì)降解為CO2和H2O,因而受到廣泛關(guān)注。在眾多的半導(dǎo)體催化劑中，由于TiO2光催化活性高、穩(wěn)定、無(wú)毒、價(jià)廉被認(rèn)為是最佳的光催化劑而備受青睞。但由于存在以下缺點(diǎn)嚴(yán)重制約著TiO2光催化走向應(yīng)用：（1）TiO2(銳鈦礦型)的禁帶寬度為3.2 eV,只能被λ<387nm的紫外光輻射激發(fā)，這種紫外輻射線在

2、太陽(yáng)能射線中只占3-5％，使得太陽(yáng)能的利用率很低；（2）TiO2光生電子-空穴對(duì)的復(fù)合率較高，導(dǎo)致光催化量子效率較低,限制了實(shí)際應(yīng)用。
　　本文采用溶膠-凝膠技術(shù)通過(guò)摻雜非金屬硫的手段制備可見(jiàn)光響應(yīng)的改性TiO2光催化劑。運(yùn)用X射線衍射（XRD）、紫外-可見(jiàn)漫反射吸收光譜(DRS)、X光電子能譜(XPS)、傅立葉紅外光譜（FT-IR）、表面光電壓譜(SPS)等技術(shù)對(duì)其晶型、光的吸收性能、表面化學(xué)態(tài)和光電特性加以表征。以羅丹明B的溶

3、液和三氯乙烯（氣態(tài)）為目標(biāo)降解物研究硫摻雜對(duì)TiO2的可見(jiàn)光催化劑及其活性的影響，并結(jié)合TiO2的結(jié)構(gòu)形態(tài)、光電特性以及羥基自由基的生成對(duì)光催化反應(yīng)的機(jī)理進(jìn)行初探。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明：
　　1．采用溶膠-凝膠法成功制備出TiO2以及摻硫納米TiO2粉末。600℃為最佳焙燒溫度，鈦與硫的最佳摩爾配比為1.27:1。在氣相中對(duì)三氯乙烯的光催化氧化反應(yīng)以及液相中羅丹明B的光催化降解反應(yīng)，摻硫TiO2光催化劑在紫外光下不僅沒(méi)有失去活性反而有所增

4、強(qiáng)；
　　2．摻硫TiO2在600℃下焙燒所得晶型主要為銳鈦礦型（97.54%），其粒徑為16.89 nm,而未摻雜 TiO2在500℃下焙燒所得晶型主要為銳鈦礦型（92.76.%），其粒徑為14.79 nm,在600℃下焙燒所得晶型為混晶（銳鈦礦88.58%，其粒徑為21.69 nm），說(shuō)明硫的摻雜抑制晶相轉(zhuǎn)變；
　　3．DRS結(jié)果表明，摻硫TiO2與未摻硫TiO2相比光譜吸收邊帶由390 nm紅移至550 nm左右，向可

5、見(jiàn)光區(qū)拓展；
　　4．XPS結(jié)果表明，硫主要以+6價(jià)形式存在晶格中，置換 TiO2晶格中的Ti4+,在TiO2表面形成新的能級(jí)結(jié)構(gòu)，使催化劑吸收光譜紅移,誘發(fā)可見(jiàn)光活性；
　　5．FT-IR分析結(jié)果表明，硫取代鈦形成Ti-O-S鍵，支持XPS分析結(jié)果；
　　6．首次通過(guò)光電性能（SPS）的研究，證明摻硫 TiO2光催化劑形成的新能級(jí)，在光照下將捕獲電子，使光生電子與空穴得到有效的分離，提高其光催化效率。
　　該項(xiàng)