空心微球光催化材料的制備與光催化性能研究.pdf

1、半導(dǎo)體光催化技術(shù)在能源利用和環(huán)境凈化方面有著廣泛的應(yīng)用前景。光催化劑的光催化活性往往與其形貌緊密相關(guān)，其中空心結(jié)構(gòu)的光催化劑由于具有較大的比表面積，較低的密度，以及良好的光催化活性而引起了人們?cè)絹?lái)越多的重視。各種各樣的光催化劑中，TiO2因其良好的氧化能力、無(wú)毒、化學(xué)穩(wěn)定性等優(yōu)點(diǎn)而廣為關(guān)注，所以二氧化鈦空心球己成為材料科學(xué)、化學(xué)和環(huán)境科學(xué)等領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)。但是TiO2有著較大的禁帶寬度，僅能利用太陽(yáng)光中的部分紫外光輻照產(chǎn)生光催化作用，這

2、就嚴(yán)重阻礙了它的廣泛應(yīng)用。半導(dǎo)體光催化劑釩酸鉍因?yàn)榭梢詫?shí)現(xiàn)可見(jiàn)光下降解有機(jī)物而成為當(dāng)前研究的一個(gè)新的熱點(diǎn)。單斜相釩酸鉍的空心結(jié)構(gòu)在可見(jiàn)光光催化領(lǐng)域展現(xiàn)了廣闊的應(yīng)用前景。本文主要是圍繞二氧化鈦空心球和釩酸鉍空心球的合成、表征和性能等方面開(kāi)展了如下研究：
　　 以硫酸鈦為鈦源，在硫酸，水和三氟乙酸(TFA)的混合溶液中通過(guò)一步無(wú)模板的水熱法制備出三氟乙酸改性的具有高活性的二氧化鈦空心球。通過(guò)X射線衍射、X射線光電子能譜、N2吸附-脫

3、附等溫線、紅外光譜、掃描電子顯微鏡和透射電子顯微鏡對(duì)所制備的樣品進(jìn)行了表征分析。在紫外燈照射下，二氧化鈦表面產(chǎn)生的羥基自由基以對(duì)苯二甲酸為分子探針通過(guò)熒光技術(shù)進(jìn)行了檢測(cè)。二氧化鈦的光催化活性是通過(guò)在紫外光照射下光催化氧化降解空氣中的丙酮來(lái)檢測(cè)的。三氟乙酸不僅誘導(dǎo)了空心球的形成，也促進(jìn)了樣品的晶化。三氟乙酸和硫酸鈦的摩爾比對(duì)光催化活性有顯著的影響。當(dāng)摩爾比在0.5-5之間時(shí)，二氧化鈦樣品的活性都高于P25。在摩爾比等于2時(shí)，樣品的活性達(dá)到

4、最高，超出P25兩倍多。這主要是由于空心結(jié)構(gòu)和雙峰介孔的球殼促進(jìn)了光的吸收并加強(qiáng)了反應(yīng)分子和產(chǎn)物分子的轉(zhuǎn)移和輸送。同時(shí)，表面吸附的三氟乙酸分子也減少了光生電子和空穴的復(fù)合。
　　 在無(wú)模板添加劑的情況下，通過(guò)在硝酸鉍，釩酸銨和水的混合溶液中添加尿素一步無(wú)模板水熱法制備出單斜相釩酸鉍空心球。通過(guò)X射線衍射、紫外可見(jiàn)吸收光譜、紅外光譜和掃描電子顯微鏡對(duì)所制備的樣品進(jìn)行了表征分析。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，尿素的加入量對(duì)釩酸鉍的空心球的形成起了關(guān)鍵的