溶膠-凝膠法制備非金屬離子摻雜TiO2-云母的光催化性能的研究.pdf

1、納米TiO2由于其具有較高的光催化活性,且無二次污染等特點,在廢水處理、凈化空氣、消毒殺菌等領域有著廣闊的應用前景,但粉末狀的納米TiO2易失活、易團聚和難以回收再利用,不利于實現(xiàn)大規(guī)模的運用;而且純的納米TiO2帶隙較寬,對太陽光的利用率較低,加之光生電子和空穴易復合,嚴重制約了TiO2的實際運用。負載型光催化劑克服了粉末狀TiO2易團聚和難以回收利用的缺點,一般作為載體的材料有碳納米管、微珠、云母、凹凸棒等。通過對TiO2進行金屬離

2、子、非金屬離子及多元摻雜等的摻雜改性,可以提高TiO2對可見光的吸收利用,并能降低光生電子和空穴復合的幾率,達到提高其光催化活性的目的,非金屬摻雜離子一般包括:N、S、C等。
　　 本文采用溶膠-凝膠法,以鈦酸四丁酯為鈦源,以云母為載體,制備出了云母負載TiO2光催化劑(TiO2/云母)。研究了pH值、水的添加量、無水乙醇的添加量、反應溫度、攪拌速度對溶膠-凝膠過程的影響,確定了溶膠-凝膠法制備納米TiO2光催化劑的最佳工藝條件

3、;分析了催化劑的煅燒溫度、催化劑的添加量、重復次數(shù)對光降解甲基橙效率的影響;此外,還以尿素為N源,采用溶膠-凝膠法制備出了N摻雜TiO2/云母,研究了N摻雜對催化劑中TiO2的晶粒尺寸、晶相結(jié)構(gòu)和光催化性能的影響。采用TG、XRD、SEM、EDS、UV等對所制備的樣品進行表征,并以汞燈、金鹵燈為光源,以甲基橙為模擬污染物檢測了所制備催化劑在紫外光和可見光下的光催化活性。
　　 研究表明:采用溶膠-凝膠法制得的云母負載納米TiO2

4、材料,其中納米TiO2均勻地包覆在云母表面上,樣品中TiO2由銳鈦礦相和金紅石相混晶組成,平均晶粒尺寸為10～35nm,隨著煅燒溫度的升高,樣品中TiO2由銳鈦礦型向金紅石型轉(zhuǎn)變,經(jīng)400℃煅燒2h制得的光催化劑具有最好的光催化活性,以7.5 g/L的量加入光催化劑時,180 min光照后對甲基橙的降解率達到72％;相同催化條件下重復利用三次,180min光照后對甲基橙的降解率為20％;N的摻雜能抑制TiO2晶粒的長大,提高銳鈦礦相向金