層狀三鈦酸鹽光催化劑的摻雜與插層改性研究.pdf

1、為解決日益嚴重的能源危機和環(huán)境污染問題,半導體光催化技術(shù)得到了人們的廣泛關(guān)注,設計制備具有可見光響應的新型高效光催化材料是當前光催化領(lǐng)域的主要課題。層狀鈦酸鹽具有良好的光催化活性,可將功能性陽離子或者合適的半導體插入層間復合形成異質(zhì)結(jié),不僅可將材料拓展至可見光響應范圍,并且能提高光生載流子的分離率。
　　H2Ti3O7是一種具有紫外光活性的層狀鈦酸鹽,本論文以 H2Ti3O7為改性研究對象。采用剝離–重堆積法,將Ti3O72-納米

2、片層與Cu2+離子、Fe2O3及CdS作為構(gòu)筑單元組裝成三種不同光催化復合材料,并采取多種表征手段如 XRD、SEM、TEM、UV-Vis DRS、XPS、N2吸附-脫附曲線及光電化學性質(zhì)等對材料進行了表征,評價了材料的光催化活性,研究了材料的光催化作用機制。
　　首先,將高溫固相法制備的H2Ti3O7在甲胺、丙胺混合溶液中剝離成帶負電的納米片層溶膠。以剝離好的H2Ti3O7納米片層為主體,過渡金屬Cu2+為客體,重堆積成Cu-T

3、i3O7插層材料。該材料為多級孔結(jié)構(gòu),表面積為182 m2/g。在可見光輻照下(300W氙燈,加濾光片,λ≥420 nm),插層材料對MB的降解率為59.1％。插層材料的高光催化活性主要來自于層間的Cu2+有效地調(diào)節(jié)了半導體的能帶結(jié)構(gòu),減小了帶隙寬度,拓展了材料的光響應范圍。
　　其次,將Ti3O72-納米片層與Fe2O3水溶膠重新組裝得到Fe2O3-H2Ti3O7復合材料,其中復合材料層間柱撐高度為2.06 nm,平均孔徑為4.

4、9 nm,比表面積為165 m2/g。分析表明,主客體構(gòu)筑的異質(zhì)結(jié)中存在較強的電子耦合作用,復合材料光吸收波長發(fā)生紅移至可見光區(qū),復合材料在可見光下光降解亞甲基藍中呈現(xiàn)出較好的光催化活性,材料性能穩(wěn)定、重現(xiàn)性好。
　　最后,將CdS納米粒子柱撐到H2Ti3O7層間得到CdS-H2Ti3O7復合材料。柱撐后,復合材料通道高度為1.92 nm,具有較大的比表面積(90 m2/g)和多級孔結(jié)構(gòu)(平均孔徑為4.6 nm)。分析表明,在H2