氨改性二氧化鈦的制備及可見光催化性能研究.pdf

1、以TiO2為代表的半導(dǎo)體光催化劑處理環(huán)境污染物已受到世界的廣泛關(guān)注，并表現(xiàn)出良好的應(yīng)用前景。然而TiO2自身存在禁帶寬度較寬（銳鈦礦相為3.2eV）的缺陷，對應(yīng)的激發(fā)波長位于385nm左右，只有在紫外光的激發(fā)下才能表現(xiàn)出光催化活性，而太陽光中紫外光含量占3％～5％，因此，對TiO2進行改性，提高其催化性能具有重要的研究意義。
　　 本文以工業(yè)TiO2為原料，在不同氨氣濃度下采用熱處理法制備了N摻雜光催化劑。采用X射線光電子能譜(

2、XPS)、X射線衍射(XRD)、透射電子顯微鏡(TEM)、傅里葉紅外光譜(FT-IR)、光致發(fā)光譜(PL)和紫外-可見光漫反射吸收光譜(UV-vis DRS)等手段對催化劑進行了表征。分別進行液相和氣相活性降解實驗，液相實驗以亞甲基藍為目標污染物，氣相實驗以NO為目標污染物，評價了不同煅燒溫度、不同煅燒時間、不同氨氣濃度下催化劑的光催化活性，并探討了以氨氣為氮源改性摻雜工業(yè)TiO2的可見光光催化活性相關(guān)機理。結(jié)果表明:
　　 (

3、1)工業(yè)TiO2在煅燒溫度為500℃，煅燒時間為3h，氨氣濃度為99％時制得的光催化劑對液相降解亞甲基藍的可見光活性最好。對濃度為5mg/L的亞甲基藍降解率達到93％;在氣相活性實驗中，經(jīng)過100min的光催化降解，煅燒溫度為400℃，煅燒時間為3h，氨氣濃度為99％時所制備的光催化劑對氣相降解NOx可見光活性最好，對NOx的降解率達到38％。
　　 (2)通過X射線衍射(XRD)、比表面積(BET)、孔徑分布、透射電子顯微鏡(

4、TEM)等表征分析可知，N摻雜光催化劑具有介孔結(jié)構(gòu)特征，不同煅燒溫度下光催化劑的介孔主要分布在2～8nm之間，改性摻雜后的TiO2晶粒尺寸相對于工業(yè)TiO2(17.2nm)有一定增大，且隨著煅燒溫度的升高，改性TiO2晶粒尺寸增加。通過紫外-可見光漫反射吸收光譜(UV-vis DRS)分析，隨著煅燒溫度的升高，光催化劑可見光吸收帶發(fā)生了紅移，且禁帶寬度隨煅燒溫度的升高而降低。隨著煅燒時間的增加和氨氣濃度的增加，光吸收強度增強，從而使得光