納米TiO2材料的改性及光催化特性研究.pdf

1、多相光催化技術(shù)能高效地氧化廢水中的有機(jī)污染物。在各種半導(dǎo)體中,TiO2以高光催化活性、光化學(xué)穩(wěn)定、無毒和價(jià)廉而被認(rèn)為是最佳的光催化劑。然而, TiO2光催化材料只能在紫外光下有活性,限制了其在商業(yè)應(yīng)用中的應(yīng)用前景。通過摻雜非金屬離子、過渡金屬離子或SiO2制備TiO2復(fù)合材料,能有效提高其光催化活性以及可見光吸收性能,在處理污水以及利用太陽光等方面具有廣闊的應(yīng)用前景。
　　本項(xiàng)研究通過溶膠–凝膠法合成了氮、鈷共摻雜TiO2光催化材

2、料,利用X–射線衍射(XRD)、高分辨透射電子顯微鏡(HRTEM)、紫外–可見漫反射吸收光譜(UV-vis DRS)、N2吸附–脫附分析和X–射線能量分散譜儀(EDS)等表征手段對(duì)所制備光催化劑進(jìn)行分析。結(jié)果表明,所制備樣品的XRD譜圖呈現(xiàn)銳鈦礦型晶體結(jié)構(gòu);HRTEM可以看到晶粒大小約為10 nm且分布比較均勻;EDS譜圖分析顯示氮、鈷摻雜離子均能有效地?fù)诫s入TiO2中;UV-vis DRS光譜表明改性的TiO2光吸收拓展到可見光區(qū)域。

3、
　　以生活污水和造紙廢水為目標(biāo)降解物,在紫外光和可見光下考察了氮和過渡金屬元素?fù)诫sTiO2的光催化活性,共摻雜光催化材料在紫外和可見光下均有較高的催化活性。考察了元素?fù)诫s量、催化劑用量、溶液初始pH等因素對(duì)光催化降解廢水的影響。以2％N2％Yb/TiO2為催化劑,溶液初始pH=4,催化劑用量為1 g L–1,紫外光照射6 h后,生活污水的CODCr去除率達(dá)到79.6％。以3％N2％Co/TiO2為催化劑,初始溶液pH=3,催化劑

4、用量為1 g L–1,紫外光照射12 h后,造紙廢水的CODCr去除率達(dá)到59.8％。
　　另外通過溶膠–凝膠法制備了一系列不同TiO2/SiO2摩爾比的氮摻雜TiO2-SiO2復(fù)合材料。經(jīng)X–射線衍射(XRD)、紫外–可見漫反射(UV-vis DRS)和能量分散X–射線能譜(EDS)分析手段表征產(chǎn)品結(jié)構(gòu)和光學(xué)性能。X–射線衍射結(jié)果表明,隨著SiO2含量增加,TiO2粒徑減小。紫外–可見漫反射光譜表明材料的吸收帶出現(xiàn)了紅移。以生活