摻雜TiO2的制備、表征及L-酸的光降解.pdf

1、本文以S-TiO2為催化劑，研究L-酸在紫外光和可見光下的降解機(jī)理，采用GC/MS、HPLC/MS、FT-IR、1HNMR等多種手段分析測定光催化降解過程中的中間體，推測可能的降解歷程。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明：L-酸可以被逐步降解為無機(jī)小分子化合物。L-酸分子中最易被氧化的是C-S鍵，-SO3H首先從萘環(huán)上斷裂，形成硫酸根離子，L-酸的萘環(huán)被打開，并逐步降解成飽和烷烴以及含碳氧雙鍵，碳碳雙鍵以及羥基等基團(tuán)的化合物，光降解主要的中間產(chǎn)物是萘醌和羥基

2、萘醌。
　　 采用溶膠-凝膠法制備了S、Mo、Pt、Fe、Ag摻雜以及S/Mo、S/Pt、S/Fe、S/Ag共摻雜的TiO2粉末，利用XRD、XPS和UV-Vis等技術(shù)對樣品進(jìn)行了表征，以L-酸為目標(biāo)物，考查了不同光源下各催化劑的光催化活性，利用ESR技術(shù)考察了催化劑在不同光源下的降解機(jī)理。結(jié)果表明：除Ag-TiO2與S/Ag-TiO2這兩種催化劑外，其余均為單一的銳鈦礦相，摻雜后催化劑的吸收帶邊發(fā)生了明顯紅移。對10mg·L-

3、1的L-酸進(jìn)行降解，在可見光下，S-TiO2光催化活性較好，而在紫外光下，S/Pt-TiO2、S/Ag-TiO2的光催化活性較好。經(jīng)XPS分析發(fā)現(xiàn)，摻雜元素?fù)饺氲蕉趸伨w中，使Ti2p結(jié)合能減小。S的摻雜不僅可以促進(jìn)TiO2表面吸收大量的羥基氧，同時(shí)它還能帶入大量的吸附氧，不僅使S-TiO2樣品的光催化活性增大，同時(shí)也提高了金屬與S共摻雜樣品的光催化活性。通過ESR 測試發(fā)現(xiàn)：催化劑在紫外光照射下能產(chǎn)生·OH、·O2-和·OOH的自

4、由基，在可見光下主要產(chǎn)生·O2-和·OOH自由基。
　　 采用基于密度泛函理論的平面波超軟贗勢方法，通過構(gòu)造超晶胞模型，按GGA-PW91水平計(jì)算出不同元素?fù)诫s的銳鈦礦TiO2的能帶結(jié)構(gòu)以及電子態(tài)密度。結(jié)果表明：摻雜后除Mo-TiO2、Pt-TiO2、Ag-TiO2外，其余摻雜使TiO2的帶隙減小。摻雜后TiO2帶隙中都產(chǎn)生了雜質(zhì)能帶，這些雜質(zhì)能帶的存在可以很好地解釋TiO2禁帶寬度的變化。對于單摻雜S以及S與金屬共摻雜催化劑，