摻雜改性納米TiO-,2-光催化劑的制備、表征及光催化活性的研究.pdf

1、納米二氧化鈦是一種重要的綠色環(huán)保材料，因具有帶隙能適中，對污染物吸附能力強(qiáng)、光催化效率性高，可催化多種污染物，無毒、反應(yīng)條件溫和、操作簡便、可減少二次污染等特點(diǎn)而日益受到人們的關(guān)注，在廢水處理、空氣凈化、抗菌殺菌、防曬護(hù)膚、功能陶瓷等諸多領(lǐng)域有著誘人的應(yīng)用前景。 本研究以鈦酸四丁酯為鈦源、無水乙醇為溶劑、濃硝酸為抑制劑，采用溶膠凝膠法來制備納米二氧化鈦光催化劑?？疾炝嗽吓浔?、pH值、自然陳化時間、干燥方式、煅燒溫度以及煅燒時間

2、對納米TiO<,2>晶型組成、形貌、粒徑大小以及催化活性的影響。 研究了TiO<,2>納米顆粒硬團(tuán)聚現(xiàn)象形成的機(jī)理，利用非均相共沸蒸餾工藝對溶膠凝膠法形成的膠體進(jìn)行脫水處理，防止干燥和煅燒過程中硬團(tuán)聚體的形成。通過X射線衍射、場掃描電子顯微鏡、差熱分析等表征制得納米粉體，結(jié)果證明：非均相共沸蒸餾工藝能夠有效地脫除二氧化鈦制備工藝中的水份，制得了顆粒分散性較好、疏松的TiO<,2>納米粉體。 通過實(shí)驗(yàn)確定了TiO<,2>納

3、米粉體的實(shí)驗(yàn)室制備工藝流程及工藝條件。同時，利用X射線衍射、場掃描電子顯微鏡、X射線光電子能譜、差熱分析、紫外可見吸收光譜等對所制得的二氧化鈦粉體進(jìn)行了表征，研究了TiO<,2>粉體在煅燒過程中的粒徑、晶相變化以及其光催化活性。 為進(jìn)一步提高納米二氧化鈦光催化劑的活性，在深入分析二氧化鈦光催化機(jī)理的基礎(chǔ)上，采用金屬離子摻雜的方法對二氧化鈦光催化劑進(jìn)行改性研究。選取了金屬離子Fe<'3+>、pb<'2+>、Ni<'2+>、zn<'

4、2+>、Sr<'2+>作為摻雜元素，采用溶膠一凝膠法制備了摻雜改性的納米二氧化鈦光催化劑。通過X射線衍射及場掃描電子顯微鏡分析，考察了各金屬離子摻雜對二氧化鈦粉體的晶型結(jié)構(gòu)、晶粒尺寸的影響。通過降解模擬氧化樂果廢水，研究了各離子摻雜對二氧化鈦光催化活性的影響，確定了最佳摻雜煅燒溫度以及最佳摻雜比例，初步探討了金屬離子摻雜對二氧化鈦粉體光催化活性影響的機(jī)理。 在單一金屬離子摻雜改性的基礎(chǔ)上，本論文首次采用Pb-N、Ni-N、Fe-

5、N等三種體系對二氧化鈦進(jìn)行共摻雜改性。通過紫外可見吸收光譜，考察了共摻雜二氧化鈦納米晶對可見光的吸收能力。在可見光(350<λL<450 nm)范圍內(nèi)，對甲基橙溶液進(jìn)行光催化降解，考察了共摻雜體系的光催化活性，確定了最佳的共摻雜比例，并初步探討了共摻雜提高二氧化鈦粉體光催化活性的機(jī)理。研究表明，三種體系共摻雜改性TiO<,2>納米晶的吸收邊均較單一摻雜納米晶發(fā)生了不同程度的紅移，對可見光的吸收有了明顯提高；對于可見光下甲基橙的光催化降解