新型光催化劑TaON的制備及可見光下降解苯酚的研究.pdf

1、在半導體光催化劑中，TiO<,2>因其光催化活性較高、水中穩(wěn)定性好、無毒，價廉而得到廣泛研究。但TiO<,2>帶隙能量較大(E<,g>=3.2eV)，故其只能在紫外光區(qū)顯現出光化學活性。為了更有效地利用太陽光，研究并開發(fā)出在可見光下具有高效光催化活性的催化劑具有重要的理論意義和現實意義。 本論文針對傳統(tǒng)的 TiO<,2>等光催化劑禁帶能隙較寬，只能在紫外光范圍內產生光催化活性的問題，在深入分析半導體光催化劑光催化機理的基礎上，提

2、出制備一種帶隙能較低的新型光催化劑 TaON。本論文采用高溫氣固相反應，以Ta<,2>O<,5>為原料，通過氮化反應制備 TaON。并采用 X-射線衍射 (XRD) 分析、X-射線光電子能譜(XPS)分析、紫外-可見(UV-VIS)漫反射光譜分析等測試手段對所制備的光催化劑進行了表征，重點考察反應溫度、反應時間、氨氣流量等因素對催化劑結構及組成的影響。對不同反應條件下所制樣品進行XRD測試分析，結果表明：在反應溫度為850℃，反應時間為

3、10h，氨氣流量為100 m1/min條件下制備樣品的X-射線衍射峰與 TaON 的衍射峰一致；對各樣品進行的 XPS 測試分析表明：通過氮化反應Ta<,2>O<,5>的Ta4f<,7/2>結合能峰向結合能小的方向移動，形成了共價性較高的Ta- N 鍵，并且，在上述反應條件下得到了非化學計量比組成為TaO<,1.2>N<,0.8>的樣品，由此確定了催化劑的最佳制備條件。為了考察所制備催化劑的光譜響應范圍，選取了在最佳反應條件下制備的催化

4、劑樣品進行了紫外-可見(UV- VIS)漫反射光譜測試，測試結果表明：1aON 的光譜相應范圍可拓寬至500nm，證明TaON具有可見光響應能力。 此外，在模擬太陽光下，研究了光催化劑TaON光催化降解苯酚的催化活性，采用 4-氨基安替吡啉分光光度法測定溶液中苯酚的濃度并計算苯酚的降解率，考察了光催化反應中催化劑用量、反應時間、溶液pH值、催化劑制備條件、貴金屬沉積種類及擔載量等因素對苯酚降解率的影響。結果表明，TaON在可見光