富勒醇-二氧化鈦納米復(fù)合材料制備及光催化性能的研究.pdf

1、隨著現(xiàn)代工業(yè)的飛速發(fā)展,工業(yè)生產(chǎn)過程中使用的大量有機(jī)試劑以及反應(yīng)后的副產(chǎn)物排放導(dǎo)致了日常生活中各種各樣的污染。其中,印染工業(yè)中排放的染料給環(huán)境造成了污染巨大。因?yàn)橛∪拘袠I(yè)導(dǎo)致的有機(jī)染料具有生物毒性大、抗氧化性強(qiáng)、組分復(fù)雜、生物降解難等特點(diǎn),不僅給工業(yè)廢水的處理帶來了很大的麻煩,而且也給我們?nèi)粘Ｉ顜砹藝?yán)重污染,嚴(yán)重的危害到了人類的身體健康。因而如何有效的降解有機(jī)廢水已經(jīng)成為全球研究學(xué)者共同面臨的重大問題。
　　一般的污水處理技術(shù)

2、都具有技術(shù)條件要求高,設(shè)備成本高、處理周期長,降解不徹底等缺點(diǎn)。因?yàn)樘栔械墓庾幽軌驗(yàn)楣獯呋趸夹g(shù)中所需的能量供能,有機(jī)物徹底可以在光的條件下徹底被氧化成對環(huán)境無危害的H2O和CO2,所以近年來越來越受科學(xué)家們的關(guān)注。目前已研究過的光催化劑包括TiO2、CdS、Fe2O3、WO3、ZnO、ZnS、SnO2等,其中TiO2和CdS催化能力最為突出,但是在光照條件下CdS結(jié)構(gòu)會(huì)發(fā)生改變,喪失催化活性,所以研究的相對較少。相反,二氧化鈦因具

3、備催化活性高、穩(wěn)定性好、成本低以及可重復(fù)使用等優(yōu)點(diǎn),是目前為止研究最多也最有可能產(chǎn)業(yè)化的光催化材料。然而,二氧化鈦只能吸收利用太陽光中的紫外光,這就導(dǎo)致其對太陽光的利用率很低。因此,對二氧化鈦進(jìn)行摻雜改性,提高其在可見光的響應(yīng),是光催化領(lǐng)域研究的重大課題。
　　富勒烯(C60)因具有價(jià)格低廉、比表面積高,穩(wěn)定性好以及優(yōu)異的電子傳輸性質(zhì)等優(yōu)點(diǎn)被廣泛的應(yīng)用于催化劑的載體研究。所以將C60與TiO2復(fù)合后,C60可以吸收并轉(zhuǎn)移 TiO2

4、中的電子,從而阻止了TiO2中空穴和電子的再復(fù)合,提高 TiO2在可見光的催化活性。
　　本文提出了水熱法和紫外光輔助法兩種方法制備C60和TiO2的復(fù)合物,并對兩種方法在制備工藝和催化活性上進(jìn)行了比較。在將C60和 TiO2復(fù)合之前,首先將C60氧化成富勒醇(PHF),并對PHF的一些物理化學(xué)參數(shù)進(jìn)行了表征。然后分別對水熱法和紫外光輔助法制備出的復(fù)合物進(jìn)行了測試分析,分析手段主要包括透射電子顯微鏡(TEM)、差熱-熱重分析(DT

5、A)、X射線衍射(XRD)、紅外光譜(FTIR)、紫外可見光譜(UV)、電化學(xué)阻抗等分析(EIS)。本文重點(diǎn)介紹并討論了紫外光輔助方法,分析發(fā)現(xiàn),紫外光輔助法制備出的復(fù)合物尺寸在30-40nm左右,且富勒醇和 TiO2之間靠著很強(qiáng)的化學(xué)作用力(Ti-O-C)結(jié)合。另外,還探討了紫外光輔助法制備過程中的溶劑和紫外光照時(shí)間對復(fù)合物光催化性能的影響。最后,對這兩種方法的光催化活性進(jìn)行了比較,結(jié)果發(fā)現(xiàn)水熱法和紫外光輔助法制備的復(fù)合物2h內(nèi)降解羅