氮硫共摻雜納米TiO2及AgBr-TiO2納米管復(fù)合光催化劑的可見光催化活性研究.pdf

1、TiO2是一種半導(dǎo)體功能材料，廣泛應(yīng)用于太陽能電池、光催化劑、化妝品及涂料等領(lǐng)域，具有成本低、催化活性高、穩(wěn)定性好、無毒無害等優(yōu)點(diǎn)。但由于TiO2能帶寬度較大，只能利用紫外光，且量子產(chǎn)率較低，使其難以高效利用太陽能來降解污染物和光解水制氫。因此，如何拓展TiO2對可見光的吸收及提高其量子產(chǎn)率是目前的研究熱點(diǎn)。本論文研究了非金屬C、N、S摻雜的TiO2光催化劑的合成及其可見光催化活性，得到了具有較高可見光催化活性的摻雜型納米TiO2;還對

2、水熱合成的TiO2納米管(TNT)，及進(jìn)一步負(fù)載的Ag/TNT和AgBr/TNT復(fù)合光催化劑進(jìn)行了研究。
　　 本論文采用市售偏鈦酸(H2TiO3)，MC-150及P25三種不同TiO2前體，通過研磨煅燒法制備了系列氮硫摻雜TiO2光催化劑。其中以偏鈦酸為前體得到的N，S/TiO2光催化劑由于粒徑較小(16nm)且分散均勻，共摻雜濃度高而具有較高的催化活性。然后以不同比例的偏鈦酸(HT)、硫脲(TU)制備了系列N，S/TiO2光

3、催化劑。其中ST-2(mHU/mHT=0.5∶1)由于具有較小的粒徑(10.9 nm)、較大的比表面積(98.87 m2/g)、較高的N，S摻雜濃度(N:1.54，S:1.11 wt％)，對可見光有較強(qiáng)的吸收而具有最佳的可見光催化活性。XPS分析表明，在N，S/TiO2光催化劑中，元素硫以S6+形式取代部分Ti4+，在TiO2價帶上方形成了新的摻雜能級，氮元素以NH3、NOx、N2形式吸附在TiO2表面，共同作用使TiO2的能帶寬度變窄

4、，具有更好的可見光吸收性能。
　　 采用與研磨煅燒法相同配比的硫脲與偏鈦酸前體進(jìn)行了沖擊摻雜研究。隨mHU/mHT比例的增大光催化活性增大，當(dāng)mHU/mHT=2∶1時得到的共摻雜C，N，S/TiO2光催化劑催化活性最高。分析表明該比例下得到的催化劑晶粒較小(9 nm)，比表面積最大(266.27 m2/g)，XPS表明沖擊形成的碳酸鹽光敏物質(zhì)的含量較大，導(dǎo)致其在光照時對可見光的吸收性能較好，使其具有較高的光催化活性。飛片速度增大

5、時，共摻雜C，N，S/TiO2催化劑的比表面積增大，對染料羅丹明B的吸附活性增大，光催化降解速率降低。
　　 論文采用P25和NaOH水熱法制備了銳鈦礦相TiO2納米管(TNT)，管徑為7-9 nm，管長60-140 nm。采用合成的TiO2納米管及AgNO3還原法制備了系列Ag/TNT復(fù)合催化劑。結(jié)果表明，Ag/TNT-0.2光催化劑具有較大的比表面積，催化性能較好。采用沉積-沉淀法制備了系列AgBr/TNT復(fù)合催化劑。發(fā)現(xiàn)在