貴金屬改性TiO2納米復(fù)合材料的制備及其在染料降解中的應(yīng)用.pdf

1、半導(dǎo)體TiO2光催化劑，因其具有價(jià)格低廉、無(wú)毒性和高效的催化性能，在印染廢水治理上得到了廣泛的應(yīng)用。但是未經(jīng)改性的半導(dǎo)體TiO2光催化劑因其禁帶寬度的限制，只能吸收紫外光，從而使得可見(jiàn)光催化效率低，影響了其在實(shí)際生產(chǎn)中的應(yīng)用。目前，提高TiO2可見(jiàn)光催化性能的研究主要集中于金屬離子摻雜、碳等無(wú)機(jī)物的修飾以及貴金屬納米粒子的負(fù)載等單一修飾改性處理，這種處理限制了催化劑各組分間的協(xié)同增強(qiáng)效果。為此，本論文中預(yù)先利用Sn2+與TiO2間的無(wú)機(jī)

2、嫁接作用，對(duì)商業(yè)化德固賽P25-TiO2催化劑進(jìn)行了表面修飾改性，增加了TiO2表面官能團(tuán)密度。隨后，利用Sn2+/Sn4+較低的化學(xué)還原電勢(shì)原位還原貴金屬前驅(qū)體，得到均勻分散的貴金屬納米粒子和SnOx雙功能修飾的TiO2光催化劑。利用透射電鏡（TEM）、X射線粉末衍射（XRD）、N2物理吸附、X射線能譜（XPS）和紫外可見(jiàn)漫反射（UV-Vis DRS）等一系列物理化學(xué)表征手段，考察了三元復(fù)合光催化材料的結(jié)構(gòu)和性能特點(diǎn)。以氙燈作為可見(jiàn)光

3、源，考察了三元復(fù)合光催化劑在可見(jiàn)光降解染料中的應(yīng)用，探討貴金屬納米粒子和SnOx雙功能修飾對(duì)TiO2光催化劑的催化性質(zhì)的提升效果，并通過(guò)對(duì)催化劑中貴金屬前驅(qū)體的添加量的調(diào)節(jié)，獲得性能優(yōu)異的三元復(fù)合光催化劑。明確了各因素對(duì)改善催化劑催化性能的作用機(jī)制，并據(jù)此提出了光催化劑的降解原理。最后考察了催化劑實(shí)際使用過(guò)程中水源和混合染料對(duì)催化劑性能的影響。具體的研究?jī)?nèi)容如下：
　　1.首先考察了Au納米粒子和SnOx雙功能修飾對(duì)TiO2光催化

4、劑的提升機(jī)制。本部分以P25-TiO2、氯金酸、氯化亞錫等為原料，通過(guò)Sn2+的原位還原法制備出了三元異質(zhì)結(jié)構(gòu)的TiO2/SnOx-Au催化劑。TEM分析表明Au納米粒子均勻分散于TiO2表面，UV-Vis DRS的結(jié)果表明Au和SnOx的雙功能修飾既可以提高TiO2在可見(jiàn)光的吸收效果，又可以降低TiO2的禁帶寬度。制得的TiO2/SnOX-Au復(fù)合催化劑對(duì)亞甲基藍(lán)的可見(jiàn)光降解效率不僅優(yōu)于未經(jīng)修飾的TiO2催化劑，同時(shí)也高于只經(jīng)Au或者

5、SnOx修飾的TiO2催化劑。
　　2.采用類似的Sn2+的原位還原法，制備了三元復(fù)合TiO2/SnOX-Ag光催化劑。利用XPS著重研究了費(fèi)米能級(jí)較Au低的Ag納米粒子的引入對(duì)SnOx物種的化學(xué)環(huán)境的影響。通過(guò)改變 AgNO3的添加量，得到了粒徑各不相同的Ag納米粒子修飾改性復(fù)合光催化劑。結(jié)果發(fā)現(xiàn) Sn物種在TiO2/SnOx-Ag光催化劑中是以SnO2和SnO共存。當(dāng)Ag的名義添加量為2 wt％時(shí)，對(duì)應(yīng)的TiO2/SnOx-A