天然鐵電氣石增強(qiáng)TiO2自然光催化活性的反應(yīng)效能與微觀機(jī)制.pdf

1、在光催化環(huán)境凈化材料中，二氧化鈦(TiO2)具有光催化活性高、化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定、無(wú)毒性、不產(chǎn)生二次污染、成本低等優(yōu)點(diǎn)而被廣泛研究與應(yīng)用。但TiO2也有很多不足之處，光響應(yīng)范圍窄，光量子效率低、粉末狀的催化劑易團(tuán)聚、在自然光下光催化性能不好。本研究通過(guò)改變水熱法工藝條件制備了自然光響應(yīng)的納米TiO2，并利用天然鐵電氣石特殊的礦物學(xué)特征對(duì)TiO2的光催化性能進(jìn)行增強(qiáng)。通過(guò)深入系統(tǒng)的研究，本文確定了的最佳的制備工藝條件，分析了樣品的結(jié)構(gòu)和光催化性

2、能。結(jié)合第一性原理，揭示了電氣石增強(qiáng)TiO2光催化活性的微觀機(jī)制。
　　本研究采用改進(jìn)的水熱法不同條件下制備了具有自然光催化活性的納米TiO2，X射線衍射(XRD)、掃描電子顯微鏡(SEM)、透射電子顯微鏡(TEM)和光致發(fā)光光譜(PL)對(duì)制備的樣品進(jìn)行了表征分析。結(jié)果表明，所制備的樣品為高暴露(103)晶面的銳鈦礦晶型TiO2，可實(shí)現(xiàn)自然光響應(yīng)。自然光下，TiO2樣品可高效光催化降解偶氮染料甲基橙(MO)，在150℃時(shí)制備 Ti

3、O2的光催化活性最好。其最優(yōu)降解條件為：pH=3、MO初始濃度為10 mg/L、催化劑用量為3g/L。
　　研究中不同煅燒溫度處理電氣石后，采用改進(jìn)的水熱法在150℃時(shí)下制備了TiO2/電氣石樣品，X射線衍射(XRD)、掃描電子顯微鏡(SEM)、透射電子顯微鏡(TEM)、紫外-可見(jiàn)漫反射光譜測(cè)試(UV-vis DRS)和光致發(fā)光光譜(PL)對(duì)制備的TiO2/電氣石復(fù)合光催化劑樣品進(jìn)行表征分析。計(jì)算表明TiO2的禁帶寬度由3.05