納米二氧化鈦的制備、修飾與催化特征研究.pdf

1、本文以鈦酸丁酯為前驅(qū)體，利用溶膠-凝膠法制備了納米級(jí)的TiO2粉體材料，通過(guò)正交實(shí)驗(yàn)研究了醇鹽的濃度、溶劑的種類、水含量、水解溫度、干燥條件和煅燒溫度等工藝條件對(duì)納米粒子的比表面積、粒徑大小及分布、晶相組成等性能的影響。實(shí)驗(yàn)表明，合適的反應(yīng)條件是：以醋酸為負(fù)催化劑，水解溫度應(yīng)控制在30℃左右，鈦酸丁酯與水量、溶劑量的配比應(yīng)為1：4：10。另外得到比較單一的銳鈦型TiO2煅燒溫度應(yīng)控制在600℃左右。 本文選擇過(guò)渡金屬離子Fe3+

2、、Co2+、Ni2+、Ag+、Cu2+、Cr3+分別以不同的質(zhì)量比對(duì)TiO2進(jìn)行摻雜，研究催化劑的修飾。對(duì)次甲基藍(lán)的降解實(shí)驗(yàn)表明摻雜離子的修飾效果與過(guò)渡金屬離子的離子半徑、外圍電子構(gòu)型、氧化還原電位和離子濃度等因素有關(guān)，質(zhì)量比為0.5％的Fe3+摻雜對(duì)次甲基藍(lán)的降解效率最高。納米TiO2-V2O5復(fù)合光催化劑對(duì)次甲基藍(lán)的降解實(shí)驗(yàn)表明，復(fù)合V2O5后TiO2可以加速電子捕獲和電荷遷移速率，改變了樣品表面吸附親合力，使降解效率相比純TiO2

3、有很大提高。同時(shí)本文利用化學(xué)復(fù)合鍍?cè)阡撹F基體上形成Ni-P-納米TiO2復(fù)合鍍層，該復(fù)合鍍層對(duì)次甲基藍(lán)有較好的光催化降解作用，其催化性能與粉末狀納米TiO2的催化性能大致相當(dāng)。 選取不同尺度的簇模型從頭計(jì)算表明，隨著尺度的減小量子尺寸效應(yīng)越發(fā)顯著，費(fèi)米能級(jí)附近的能級(jí)間隔變大，能級(jí)分立現(xiàn)象更加明顯。對(duì)吸附在TiO2表面的苯胺分子構(gòu)型的從頭計(jì)算研究表明，由于氨基的引入對(duì)苯環(huán)C-C鍵長(zhǎng)以及苯環(huán)各原子凈電荷密度有一定的影響。苯胺分子的光