WO-,3--TiO-,2-復合納米光催化材料制備及其光催化性能研究.pdf

1、光催化技術可利用太陽能降解有機物，無二次污染，反應條件溫和，具有“節(jié)能”和“環(huán)?！彪p重重要意義。TiO2作為一種半導體光催化劑，因其具有氧化能力強，物理化學性質穩(wěn)定，無毒、價格低廉等優(yōu)點，在環(huán)境凈化領域一直處于研究的核心地位。然而TiO2因其只能利用紫外光，導致材料本身在太陽能利用方面效率偏低，以及光生電子－空穴容易復合，是制約其在實際應用中的關鍵。如何使光催化劑有效利用太陽能和提高電子－空穴分離效率來提高光催化活性一直被廣大學者所關注

2、。本論文通過提高催化劑的比表面積和半導體復合法對TiO2進行復合改性，從而制備出高活性復合納米光催化材料。
　　 為獲得上述高活性復合納米光催化材料，本文首先以TiO2(P25)納米粒子為原料，采用水熱法制備了具有高分散性和大比表面積的鈦酸納米管，系統(tǒng)研究了煅燒溫度對其形貌、晶型、比表面積及光催化活性的影響。并以此為研究基礎，致力于在高溫結晶并保持納米管大比表面積形態(tài)的基礎上，利用氧化鎢和二氧化鈦復合促進彼此電子－空穴有效分離的

3、作用，制備出具有更高光催化活性的WO3負載TiO2-NTs復合光催化材料。研究結果表明：
　　 采用水熱法制備了內徑為3～4nm，外徑為5～7nm，長度為數(shù)百納米，形貌均一、兩端開口，并具有高分散性和大比表面積的鈦酸納米管。實驗發(fā)現(xiàn)熱處理溫度對于納米管的形貌、晶型、比表面積和光催化活性都有很大的影響。當熱處理溫度低于300℃，試樣由于向銳鈦相轉化率低而只具備弱光催化活性。而當熱處理溫度一旦高于300℃，納米管形態(tài)會受到不同程度破

4、壞，坍塌為具有不同長徑比和比表面積的納米棒結構。這說明熱處理雖然能夠提高光催化活性卻同時破壞了物質的物理形態(tài)。為了可在晶型得以轉變的同時，使鈦酸納米管大比表面積的優(yōu)勢得到保留，本論文選用400℃熱處理，獲得了具有較大比表面積的TiO2納米棒光催化劑并展現(xiàn)出最佳光催化活性，是P25光催化活性的2.5倍左右。
　　 為了獲得TiO2納米管形貌的同時通過半導體復合獲得更高活性的復合光催化劑，我們嘗試采用“化學形貌凍結法”對鈦酸納米管依

5、次包覆有機碳層和SiO2層，并在包碳過程中引入WO3，經過煅燒后成功制備出核殼結構復合納米管光催化劑(SiO2
　　 WO3/TiO2-NTs)。此復合光催化劑在納米管高溫結晶的同時，保持了納米管形態(tài)。實驗結果表明該復合光催化劑能夠使催化劑的光催化活性獲得顯著的提高，其活性可達到P25光催化活性的12倍左右。
　　 最后，本論文提出三元復合型核殼結構納米光催化材料構想并進行了可行性探索研究。采用光化學原位還原法分別制備了