TiO2介孔納米材料的改性和光催化應(yīng)用研究.pdf

1、環(huán)境污染、能源枯竭的日益嚴(yán)重是我們?nèi)祟惾澜缢媾R的重大問(wèn)題。TiO2由于其具有不造成二次污染、沒(méi)有毒性作用、抗光化學(xué)腐蝕、抗酸抗堿、催化劑的活性作用高、穩(wěn)定性能良好、消耗能力低、容易制備、價(jià)格便宜、可以長(zhǎng)期反復(fù)使用等特點(diǎn)而成為了目前研究最多的納米材料之一。因此二氧化鈦在光電催化、染料敏化太陽(yáng)能電池、光解水、自清潔、儲(chǔ)能等領(lǐng)域獲得廣泛研究應(yīng)用。另外，在低維TiO2納米材料中由于介孔二氧化鈦具有較大的介孔孔容和比表面積，可以作為一種很好

2、的光催化材料。
　　但是因?yàn)門(mén)iO2自身的禁帶寬度較大，導(dǎo)致它只能吸收太陽(yáng)光照中的紫外部分，這就導(dǎo)致了較低的太陽(yáng)光利用率。所以通過(guò)摻雜改性來(lái)提高其光催化活性成為主要的解決方法。
　　本文概述了TiO2結(jié)構(gòu)性質(zhì)和光催化機(jī)理，以及低維TiO2納米材料的研究和應(yīng)用現(xiàn)狀。根據(jù)前人經(jīng)驗(yàn)我們采用水熱法制備了TiO2納米材料并對(duì)其進(jìn)行了相關(guān)表征和光催化活性測(cè)試，探討了不同水熱條件對(duì)其形貌的影響；另外，我們對(duì)制備的具有優(yōu)良光催化活性的介孔T

3、iO2納米粉末進(jìn)行了非金屬S和稀土元素Ce/La的摻雜。具體研究工作和結(jié)論如下：
　?。?）我們通過(guò)堿液水熱法來(lái)制備低維納米材料，并探索了制備不同形貌TiO2光催化劑的水熱條件同時(shí)研究了制備樣品的光催化性能。研究發(fā)現(xiàn)，在125-155℃范圍內(nèi)只能制備出介孔納米材料，并且在水熱溫度為145℃、水熱時(shí)間為48 h的時(shí)候制備出的介孔納米粉末的光催化性能最好。而在165℃，72h下才能制備出納米管狀形貌。水熱溫度繼續(xù)提高形貌將轉(zhuǎn)變?yōu)榧{米棒

4、狀、帶狀。
　?。?）在上面制備較成熟的介孔納米粉末當(dāng)中，我們選取145℃，48h為參考制備純的TiO2納米粉末。然后我們通過(guò)再一次的水熱反應(yīng)對(duì)其進(jìn)行非金屬S離子的摻雜。通過(guò)對(duì)其進(jìn)行表征，研究了摻雜后樣品的結(jié)構(gòu)形貌以及光催化性能，并確定了最佳的S元素的摻雜量。
　?。?）通過(guò)恒溫水浴沉積法分別進(jìn)行了稀土元素Ce、La的摻雜，研究了摻雜之后的樣品的光催化性能并探討了兩種元素的最佳摻雜量，初步研究了稀土元素的摻雜機(jī)理以及稀土元素