不同氣氛中焙燒制備的氮-鉑(共)修飾改性TiO2的可見光催化研究.pdf

1、在光催化領域里,二氧化鈦(TiO2)半導體是一種最具應用前景的催化劑。但因其具有較大的禁帶寬度(3.0-3.2eV),不能吸收利用太陽光中占絕大比例的可見光部分,因此,TiO2的可見光修飾改性研究成為熱點,外來原子的摻雜是獲取TiO2可見光活性的一種有效途徑。本文以具有一維管狀結構的納米管鈦酸(NTA)為前驅體,在不同的氣氛中焙燒制備了非金屬元素N、金屬元素Pt修飾改性的TiO2,并以丙烯作為目標污染物檢測了樣品的可見光催化活性。具體研

2、究內容和結果如下:
　　(1)以NTA為前驅體,尿素為氮源,分別在氮氣與空氣氣氛中焙燒制備了N摻雜改性TiO2樣品。在不同的焙燒條件下制備的N-TiO2中,氮的存在形態(tài)與摻雜量不同,進而造成可見光催化降解丙烯活性的差異。經過相關實驗表征與分析后,我們認為焙燒過程中產生的束縛單電子氧空穴(SETOV)會在TiO2的價帶與導帶間引入局域能級,是其可見光吸收的根本原因,少量以間隙態(tài)(Ti-O-N)摻雜進入晶格的N可有效抑制可見光光生載流

3、子的復合。
　　(2)通過以NTA、P25為前驅體,在氮氣、空氣氣氛中,不同溫度下焙燒制備了相應的Pt-TiO2樣品,實驗結果顯示不同條件下制備的Pt-TiO2樣品表現出不同的可見光催化降解丙烯的活性。Pt-TiO2樣品的可見光催化活性與Pt的存在價態(tài)相關:Pt2+離子摻雜對樣品的可見光催化活性起促進作用,以Pt2+離子摻雜的Pt-TiO2一般表現出良好的降解丙烯活性;Pt4+離子摻雜、Pt0擔載對樣品的可見光催化活性起抑制作用,

4、相應的樣品一般沒有可見光催化活性。
　　(3)以NTA為前驅體,以尿素為N源,氯鉑酸為鉑源,在氮氣和空氣氣氛中、不同溫度下焙燒制備了一系列NPt-TiO2樣品。實驗結果分析發(fā)現NPt-TiO2樣品中氮、鉑元素的存在形態(tài)與相同焙燒條件下制備的N-TiO2和Pt-TiO2的元素修飾狀態(tài)相同,說明作為氮源與鉑源的尿素、氯鉑酸在焙燒摻雜時,作為兩個獨立的過程,彼此之間沒有造成相互影響;而對比兩種催化劑的可見光降解丙烯活性,NPt-TiO2