高比表面積納米TiO2的制備及光催化性質(zhì)研究.pdf

1、作為先進(jìn)的高級(jí)氧化技術(shù)，納米二氧鈦(TiO2)光催化技術(shù)在處理環(huán)境污染物的過程中取得了很大進(jìn)展，已成為新型、高效的環(huán)境污染治理技術(shù)。TiO2光催化氧化技術(shù)受多種因素的影響，其中高比表面積材料因表面活性中心多而能有效提高TiO2的光催化活性。此外，作為光催化的核心技術(shù)，通過非金屬摻雜、金屬摻雜、貴金屬沉積等各種方法提高TiO2對(duì)可見光的利用率，充分利用太陽(yáng)光源，也具有十分廣闊的應(yīng)用前景。
　　 本文采用不同的方法制備了幾種高比表面

2、積、具有可見光催化活性的納米TiO2光催化劑，并開展了降解水中污染物的應(yīng)用研究，具體研究結(jié)果如下:
　　 1.以水熱法制備了高比表面積的TiO2納米管(TNTs)、非金屬N摻雜TiO2納米管(NTNTs);為進(jìn)一步提高光催化活性，在NTNTs上沉積貴金屬Ag，制備了N摻雜聯(lián)合Ag沉積的TiO2納米管(Ag@NTNTs);對(duì)所制備光催化劑的活性進(jìn)行了評(píng)價(jià)。結(jié)果表明NTNTs的比表面積達(dá)到315.0m2g-1，較P25(49.5m2

3、g-1)提高了6.36倍;TNTs及Ag@NTNTs的比表面積也都大于250.0m2g-1。同時(shí)，通過改性的TNTs都具有可見光催化活性;其中0.50Ag@NTNTs在可見光下降解活性染料X-3B的表觀速率常數(shù)是P25的25.5倍，是TNTs的13.8倍。高比表面積NTNTs和Ag納米粒子之間形成納米異質(zhì)結(jié)體系，增加了對(duì)可見光的利用，強(qiáng)化了光生電荷分離和遷移的過程，表現(xiàn)出比單一NTNTs更高的光催化活性。
　　 2.以葡萄糖制備

4、的納米碳球(NC)為致孔劑，采用溶膠-凝膠法聯(lián)合旋轉(zhuǎn)-涂覆法制備了N摻雜介孔TiO2膜(N-TiO2);直接以葡萄糖為致孔劑，原位、一步法制備了C摻雜的介孔TiO2膜(C-TiO2)。N-TiO2膜比表面積達(dá)到206.3m2g-1;C-TiO2膜具有更高的比表面積(283.0m2g-1)。在可見光照射下降解X-3B，相對(duì)P25膜，N-TiO2膜的表觀速率常數(shù)提高了9.2倍，C-TiO2膜表觀速率常數(shù)提高了10.7倍。同時(shí)，在紫外光下C-

5、ZiO2膜降解X-3B的表觀速率常數(shù)相對(duì)P25膜也提高了1.9倍
　　 3.以納米碳球?yàn)槟０?，分別以Fe(NO3)3和硫脲為摻雜源，制備了具有介孔結(jié)構(gòu)殼層的Fe摻雜TiO2空心球(Fe-THs)和C，N，S共摻雜的ZiO2空心球(C，N，S-THs)。改性后的Fe-THs及C,N，S-THs比表面積分別達(dá)到327.8m2g-1和345.9m2g-1。在可見光照射下降解X-3B，相對(duì)未摻雜的空心球THs，F(xiàn)e-THs的表觀速率常數(shù)

6、提高了6.8倍;C，N，S-THs的表觀速率常數(shù)提高了3.6倍。
　　 4.以高比表面積納米碳球(NC)為載體，分別制得負(fù)載了F摻雜TiO2(F-TiO2)及Gd摻雜TiO2(Gd-TiO2)的復(fù)合催化劑F-TiO2/NC、Gd-TiO2/NC。F-TiO2/NC及Gd-TiO2/NC的比表面積和孔容積分別高達(dá)663.9m2g-1，0.49cm3g-1和659.2m2g-1，0.46cm3g-1。以苯酚為模擬降解物考察在可見光下