納米TiO-,2-可控制備及其光催化性能研究.pdf

1、納米TiO2因其具有粒徑小、比表面積大、分散性好、實(shí)際應(yīng)用中無(wú)二次污染等優(yōu)點(diǎn)而備受關(guān)注，納米TiO2的制備、性能及應(yīng)用成為國(guó)內(nèi)外學(xué)者研究的熱點(diǎn)。本文研究了水熱(溶劑熱)制備條件對(duì)納米TiO2微觀(guān)結(jié)構(gòu)的影響及其在光照射下對(duì)有毒有機(jī)污染物降解的催化特性，探討了其制備條件對(duì)納米TiO2晶型、形貌的影響，比較了不同條件下制備TiO2的催化性能，分析了TiO2的光譜學(xué)性質(zhì)，并通過(guò)跟蹤分析不同光催化體系過(guò)程中主要活性物種·OH和H2O2的變化，探討

2、了光催化反應(yīng)作用機(jī)理。
　　 1、利用溶劑法在不同溶劑介質(zhì)(水，NaOH溶液、乙醇、OP乳化劑、二乙醇胺)條件下制備了納米TiO2?？疾炝艘圆煌軇┘叭軇┍壤琋aOH溶液濃度、溫度等條件下對(duì)TiO2晶體微觀(guān)結(jié)構(gòu)的影響，通過(guò)在紫外光照射下對(duì)有機(jī)染料的光催化降解性能試驗(yàn)，分析了不同微觀(guān)結(jié)構(gòu)納米TiO2的光譜學(xué)特性。
　　 2、低溫溶劑制備了TiO2粉末，X射線(xiàn)衍射儀(XRD)、比表面積及孔徑分析儀(BET)和透射電鏡(TE

3、M)對(duì)TiO2進(jìn)行了初步表征。表明：納米TiO2主要為銳鈦礦相(含板鈦礦相(121))，比表面積為106.2m2/g。在紫外光(l≤387nm)照射條件下，以有機(jī)染料羅丹明B(rhodamine B，RhB)和無(wú)色小分子2,4-二氯苯酚(2,4-dichlorophenol，2,4-DCP)的光催化降解試驗(yàn)為探針?lè)磻?yīng)，研究了催化劑的催化活性。表明低溫(50℃)下制備的TiO2粉末具有較高光催化活性，對(duì)RhB和2,4-DCP有較好的降解效

4、果。通過(guò)紫外-可見(jiàn)光譜(UV-vis)、紅外光譜(FTIR)和總有機(jī)碳(TOC)測(cè)定，發(fā)現(xiàn)TiO2/UV體系能使RhB和2,4-DCP發(fā)生有效的降解，反應(yīng)5h后RhB和7h后2,4-DCP的礦化率分別達(dá)到81.2[％]和86.8[％]。同時(shí)，采用辣根過(guò)氧化物酶(POD)、N,N-二乙基對(duì)苯二胺(DPD)分光光度法和苯甲酸熒光光度法分別測(cè)定了在降解過(guò)程中H2O2和羥基自由基(·OH)的變化，表明TiO2光催化機(jī)理涉及到·OH歷程。

5、　　 3、以無(wú)定形TiO2沉淀為前驅(qū)體，在水熱條件下制備了含板鈦礦型TiO2納米顆粒，考察了水熱反應(yīng)的溫度和時(shí)間等因素對(duì)含板鈦礦型TiO2光催化活性的影響。采用XRD、TEM對(duì)制備的TiO2進(jìn)行初步表征，并結(jié)合光催化(l≤387 nm)降解有機(jī)染料的光活性探針?lè)磻?yīng)，結(jié)果表明水熱溫度為150 ℃，時(shí)間為24 h時(shí)可制得具有較高光催化活性含板鈦礦的納米TiO2。光催化試驗(yàn)中研究了染料酸性桃紅(Sulforhodmine B，SRB)的褪色

6、及降解情況，并對(duì)中間產(chǎn)物H2O2和·OH進(jìn)行跟蹤測(cè)定，表明含板鈦礦型TiO2的光催化主要涉及·OH氧化歷程。
　　 4、以正辛胺(n-octyl amine，OA)為模板通過(guò)溶膠—沉淀法制備了TiO2@SiO2納米球，通過(guò)TEM、XRD、電化學(xué)性能及有機(jī)染料酸性桃紅(Sulforhodamine B，SRB)、羅丹明B(rhodamine B，RhB)的光催化探針?lè)磻?yīng)，探討了TiO2@SiO2納米球制備過(guò)程中酸度及煅燒溫度對(duì)其形

7、貌、晶型及光催化性能的影響。結(jié)果表明：在反應(yīng)溫度50℃、1mol/L HCl的介質(zhì)條件和550℃煅燒溫度的條件下制得的TiO2@SiO2粉末主要為比電容最高，分散度好的銳鈦礦型納米球；試驗(yàn)通過(guò)自旋共振(Electron Spin Resonance，ESR)、分光光度法、紅外光譜及總有機(jī)碳分析探討了該催化劑在紫外光下催化降解有機(jī)染料SRB及RhB及小分子2,4-DCP的光催化反應(yīng)特性、礦化氧化效果及降解機(jī)理。實(shí)驗(yàn)表明：其光催化效果與商業(yè)

8、P25相近，對(duì)有機(jī)污染物有較好的礦化效果，降解過(guò)程主要涉及·OH氧化機(jī)理。
　　 5、以鈦酸四丁酯和硝酸鈰以及碘等為原料，利用溶膠-凝膠法，于450℃溫度下煅燒制備了不同摻雜比例的TiO2催化劑。采用XPS、XRD、TEM以及TG等對(duì)催化劑進(jìn)行了表征及光學(xué)性質(zhì)的測(cè)試。結(jié)果表明：共摻雜后TiO2的禁帶寬度從3.03eV降低到2.51eV，TiO2納米尺寸為13nm左右，主要為銳鈦礦相，碘和鈰元素?fù)诫s到TiO2晶格間，催化劑均有良好