氮摻雜改性四鈦酸鉀光催化劑的合成及光催化性能研究.pdf

1、近年來，光化學、光催化以及催化化學已經成為化學學科中最活躍的研究領域。特別是光催化領域，利用半導體光催化劑把光能轉化為電能或化學能已經成為最熱門的研究領域之一。伴隨著在半導體光催化劑方面的研究，有關層狀結構的化合物也引起了人們的廣泛關注。研究表明，層狀化合物在光催化等催化領域具有很大的應用潛力。鈦酸鹽中的鈦酸鉀就是一種典型的半導體型的層狀金屬化合物，它作為光解水的光催化材料，己有研究報道。
　　 在本文的研究中，我們將K2CO3

2、和TiO2通過高溫固相反應制得四鈦酸鉀（K2Ti4O9），四鈦酸鉀經酸化處理后得到四鈦酸（H2Ti4O9）。利用高溫固相反應，尿素作為氮源分別對四鈦酸鉀（K2Ti4O9）和四鈦酸（H2Ti4O9）進行氮摻雜,反應得到氮摻雜的K2Ti4O9和H2Ti4O9。采用X射線衍射(XRD)、紅外光譜(IR)、紫外可見漫反射光譜（UV—DRs）等方法對材料結構進行表征。X射線衍射結果表明四鈦酸鉀與尿素反應后，層間距加大，紫外可見漫反射光譜（UV—D

3、Rs）結果表明氮摻雜催化劑可見光光波段光吸收能力明顯增強，通過紅外光譜(IR)發(fā)現(xiàn)氮摻雜過后，N確實與鈦酸鉀骨架發(fā)生了化學作用。
　　 利用自行設計的反應器，研究了氮摻雜催化劑對亞甲基藍模擬染料廢水的處理，取得了較好的去除效果。研究了不同氮摻雜改性溫度對K2Ti4O9在紫外及可見波段下催化活性的影響，同時也考察了氮摻雜之前洗滌與否對氮摻雜催化劑催化活性的影響，并通過其亞甲基蘭的光催化降解分析其光催化性能變化,通過紫外可見漫反射光

4、譜（UV—DRs）表征了不同溫度下氮摻雜催化劑樣品的吸光能力變化。
　　 將制備的氮摻雜四鈦酸鉀（N-K2Ti4O9）做催化劑制成薄膜光電催化電極，通過降解亞甲基藍來測試催化活性，研究催化劑在光電催化方面的應用潛力。
　　 結果表明：氮摻雜改姓焙燒溫度對N摻雜也具有相當重要意義，不同溫度摻雜催化劑顏色明顯不同，對光的吸收及光催化活性相差明顯：氮摻雜后催化劑呈黃色，對可見光波段吸收能力明顯增強；N摻雜鈦酸鹽的可見光活性強于