納米復(fù)合界面的構(gòu)筑及其在光催化中應(yīng)用的研究.pdf

1、二氧化鈦(TiO2)以其無毒、活性高、穩(wěn)定好及價(jià)格低廉等性能而被廣泛地應(yīng)用于光催化降解有機(jī)污染物。當(dāng)入射光能量大于TiO2的禁帶寬度時(shí)，導(dǎo)帶上產(chǎn)生具有還原性光生電子（e-）將O2還原成過氧基自由基（·HO2-）；價(jià)帶上留下的光生空穴（h+）將OH-和H2O氧化成自由基（·OH）。活潑的自由基對(duì)很多難降解的污染物幾乎能進(jìn)行無選擇性地氧化。但TiO2只對(duì)紫外光有響應(yīng)，且其表面的e-與h+極易復(fù)合，導(dǎo)致其整體光催化效率較低。為此，目前的研究主

2、要通過拓寬光響應(yīng)范圍、降低e-與h+復(fù)合率及合成多樣化、功能化納米材料等途徑來提高光催化效率。然而，本文采用一種新穎、簡(jiǎn)單且能有效降低e-與h+復(fù)合率而提高光催化效率的方法——構(gòu)筑納米復(fù)合界面。
　　采用水熱法分別合成了對(duì)紫外和可見光響應(yīng)的銳鈦礦TiO2和BiVO4兩種光催化劑載體；采用溶膠-凝膠法和水熱法分別合成了金紅石型Ti0.7W0.3O2和球形納米WC兩種助催化劑；采用簡(jiǎn)單改進(jìn)的水熱法及煅燒法構(gòu)筑了紫外光范圍響應(yīng)的WC/T

3、iO2和Ti0.7W0.3O2/TiO2及可見光范圍響應(yīng)的Ti0.7W0.3O2/BiVO4三種納米復(fù)合界面光催化劑，并通過XRD、SEM等技術(shù)對(duì)它們的晶型及表面形貌進(jìn)行了表征。
　　首先，基于WC具有很強(qiáng)的耐酸性、良好的導(dǎo)電性及和Pt具有相似的表面電子結(jié)構(gòu)及在一些催化反應(yīng)中表現(xiàn)出“類鉑”的催化性能。以銳鈦礦型 TiO2為載體構(gòu)筑了不同WC負(fù)載比例的WC/TiO2納米復(fù)合界面光催化劑，研究了在紫外光照射及自然pH條件下降解酚類污染

4、物的光催化性能。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明：WC/TiO2對(duì)苯酚都具有很高的光催化降解活性，且符合一級(jí)反應(yīng)動(dòng)力學(xué)規(guī)律。其中，3w％ WC/TiO2具有最高催化活性，遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于純P-25和簡(jiǎn)單機(jī)械混合的*3w% WC/TiO2。
　　其次，在研究了WC這類常見的材料后，為了探究全新合成的金紅石型Ti0.7W0.3O2提高光催化的性能，構(gòu)筑了不同Ti0.7W0.3O2負(fù)載比例的Ti0.7W0.3O2/TiO2復(fù)合界面，并研究了其在紫外光照射及自然pH

5、條件下降解酚類污染物的光催化性能。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明：較純P-25和Pt/TiO2光催化劑，Ti0.7W0.3O2/TiO2對(duì)苯酚也具有更高的光催化降解活性且符合一級(jí)反應(yīng)動(dòng)力學(xué)規(guī)律。其中，5w%Ti0.7W0.3O2/TiO2具有最高的催化活性。
　　再次，在充分證明了金紅石型Ti0.7W0.3O2能大幅提高對(duì)紫外光響應(yīng)光催化劑的活性后，想進(jìn)一步探究其能否提高效果可見光光催化劑的性能。因此，構(gòu)筑了不同Ti0.7W0.3O2負(fù)載比例的Ti

6、0.7W0.3O2/BiVO4納米復(fù)合界面。在可見光照射及自然pH條件下，探究了其光催化降解含酚廢水的光催化性能。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明：較Pt/BiVO4光催化劑，Ti0.7W0.3O2/BiVO4納米復(fù)合界面光催化劑對(duì)苯酚同樣具有更高的光催化活性且符合一級(jí)降解反應(yīng)動(dòng)力學(xué)規(guī)律。其中，5w%Ti0.7W0.3O2/BiVO4復(fù)合界面光催化劑具有最高催化活性。
　　最后，整個(gè)實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明構(gòu)筑納米復(fù)合界面是提高光催化劑性能的有效途徑之一；并提出