天然鐵電氣石增強TiO2自然光催化活性的反應效能與微觀機制.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、化學性質(zhì)穩(wěn)定、無毒性、不產(chǎn)生二次污染、成本低等優(yōu)點而被廣泛研究與應用。但TiO2也有很多不足之處，光響應范圍窄，光量子效率低、粉末狀的催化劑易團聚、在自然光下光催化性能不好。本研究通過改變水熱法工藝條件制備了自然光響應的納米TiO2，并利用天然鐵電氣石特殊的礦物學特征對TiO2的光催化性能進行增強。通過深入系統(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TiO2光催化活性的微觀機制。
　　本研究采用改進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)對制備的樣品進行了表征分析。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，可實現(xiàn)自然光響應。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，采用改進的水熱法在150℃時下制備了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-可見漫反射光譜測試(UV-vis DRS)和光致發(fā)光光譜(PL)對制備的TiO2/電氣石復合光催化劑樣品進行表征分析。計算表明TiO2的禁帶寬度由3.05