碳纖維負載二氧化鈦光催化材料的制備及其可見光活性研究.pdf

1、銳鈦礦型的二氧化鈦(TiO2)是一種性能優(yōu)良的光催化材料，并且具有高活性、低成本、環(huán)境友好等優(yōu)勢，所以普遍用于廢水的處理。但以下三方面的缺點限定了納米TiO2粉末在現實生產的應用：（1）半導體TiO2比其他半導體的禁帶寬度要寬(Eg=3.2eV)，只有在波長<387nm的紫外光照下，價帶上的電子才能被激發(fā)躍遷到最高能級，因此對太陽能的利用是十分有限的。（2）由光引發(fā)所產生的空穴與電子易于在TiO2表面發(fā)生復合，從而減弱了光量子的功效。（

2、3）粉末狀的納米TiO2存在易失活、易凝集和難以分離回收的問題，這是限制TiO2在現實生產中工業(yè)化的重要原因之一。為克服解決以上TiO2的缺點，首先將其與適合的載體相結合，這就克服解決了其凝聚和回收難的問題。一些吸附能力較強、比表面積相對大的多孔材料常常被作為TiO2的載體使用，常用的催化劑載體有分子篩、陶瓷、玻璃、活性炭、碳纖維等。另一方面，通過多種方法將雜質引入TiO2晶格內，改變其晶體形貌和結構，降低光生電子－空穴對在TiO2表面

3、相遇重新復合的機率，進而提高了催化劑的光催化性能和使用壽命。
　　本文是以九水硝酸鐵為鐵源、尿素為氮源、硫脲為硫源，選擇預處理過的碳纖維(CF)為催化劑的載體，采取簡單的溶膠-凝膠和浸漬提拉方法分別制備了一系列的TiO2/CF、Fe/TiO2/CF、Fe/N/TiO2/CF、Fe/N/S/TiO2/CF復合光催化材料。而且通過檢測分析手段，例如電子掃描電鏡(SEM)、X射線衍射(XRD)、X射線衍射光電子能譜(XPS)、紫外可見漫

4、反射吸收光譜(UV-Vis)、傅里葉紅外光譜(FT-IR)、比表面積分析(BET)，對制備的樣品進行測試分析。在不同光催化實驗條件下，用降解羅丹明B(RhB)溶液的效率高低來評價所制備催化劑的光催化機能的好壞。從樣品表征分析和光催化實驗可知，無論Fe單摻雜還是Fe、N、S共同摻雜，CF和改性TiO2之間的耦合作用使樣品對光的響應范圍從紫外延伸到可見光區(qū)，因此，樣品對可見光的利用率得到明顯提高。當Fe/N/Ti的摩爾比為0.1％:0.8%