基于二氧化鈦微球復(fù)合光催化劑的制備及其光催化性能研究.pdf

1、環(huán)境與能源問(wèn)題是制約當(dāng)今社會(huì)發(fā)展的主要因素。半導(dǎo)體光催化劑能在光照條件下將太陽(yáng)能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能，同時(shí)能光催化降解有機(jī)物，因此，光催化技術(shù)被認(rèn)為是在環(huán)境領(lǐng)域與能源領(lǐng)域最具有應(yīng)用潛力的技術(shù)之一。在眾多半導(dǎo)體催化劑中，TiO2因?yàn)榛瘜W(xué)性質(zhì)穩(wěn)定、安全無(wú)毒、經(jīng)濟(jì)廉價(jià)和不會(huì)發(fā)生光腐蝕作用等特性被認(rèn)為是最有可能在實(shí)際中應(yīng)用的半導(dǎo)體催化劑。但是TiO2帶隙能高，只能被紫外光激發(fā)，光能利用率低，光生電子與空穴容易復(fù)合，量子效率低，光催化能力低。因此，本論文

2、以提高TiO2光催化活性為目的，通過(guò)形貌控制、表面改性、非金屬摻雜、半導(dǎo)體耦合等方法改善TiO2光吸收性能和光生電子遷移能力。系統(tǒng)研究了其光催化行為并探討了催化活性提高的原因。具體研究?jī)?nèi)容如下：
　　1、以生物質(zhì)碳微球?yàn)槟０宀捎萌苣z-凝膠結(jié)合溶劑熱-消解策略制備得到具有高催化活性的表面硝基功能化TiO2空心球。通過(guò)熒光、漫反射、X射線光電子能譜、X射線衍射、場(chǎng)發(fā)射電鏡、透射電鏡、比表面及孔特性分析和傅里葉紅外光譜等手段表征催化劑形

3、貌、組成與結(jié)構(gòu)信息，并通過(guò)光催化降解甲基橙、對(duì)氯苯酚和光催化產(chǎn)氫來(lái)表征催化劑的光催化活性。結(jié)果表明我們制備出具有完美銳鈦礦晶型的TiO2-NO2空心球，光催化降解和產(chǎn)氫結(jié)果表明TiO2-NO2空心球具有更好的光催化活性，而體相TiO2-NO2對(duì)MO的吸附能力和光催化活性比TiO2-NO2空心球更強(qiáng)，本文對(duì)此做出作出合理的分析解釋。
　　2、以生物質(zhì)碳微球?yàn)槟０逋ㄟ^(guò)自組裝過(guò)程成功制備出TiO2空心球以及磷鎢酸負(fù)載TiO2空心球。通過(guò)

4、掃描電鏡、熒光、紫外可見(jiàn)漫反射、透射電鏡、X-射線粉末衍射等方法對(duì)樣品形貌、光電性能以及組織與結(jié)構(gòu)進(jìn)行表征。結(jié)果表明我們通過(guò)以碳微球?yàn)槟０逯苽涞玫酱罅縏iO2空心球，并通過(guò)浸漬磷鎢酸和一步法合成磷鎢酸摻雜TiO2空心球提高TiO2光催化活性。研究表明采用磷鎢酸浸漬TiO2空心球活性得到提高，本文對(duì)這種活性提高的原因進(jìn)行了合理分析。
　　3、在第三章的工作基礎(chǔ)上成功制備出了基于形貌可控的TiO2空心球與g-C3N4半導(dǎo)體復(fù)合光催化劑

5、。并對(duì)其形貌、光電性能和光催化活性進(jìn)行了表征與研究。結(jié)果表明，與g-C3N4復(fù)合之后，TiO2的空心球結(jié)構(gòu)更加穩(wěn)定，g-C3N4/TiO2空心球復(fù)合半導(dǎo)體光催化劑的活性明顯優(yōu)于g-C3N4/體相TiO2，本文對(duì)可能原因進(jìn)行了合理的分析。
　　4、以全氟辛烷磺酸鉀為軟模板通過(guò)自組裝過(guò)程成功制備出了F摻雜TiO2納米微球。通過(guò)對(duì)樣品進(jìn)行掃描電鏡、熒光和紫外可見(jiàn)漫反射表征分析樣品信息，結(jié)果表明F-TiO2納米微球吸收帶發(fā)生藍(lán)移，本文對(duì)F