Ag納米顆粒修飾的TiO2反蛋白石制備及光催化性能研究.pdf

1、近年來(lái)隨著工業(yè)的發(fā)展導(dǎo)致的環(huán)境污染和能源短缺問(wèn)題日愈嚴(yán)重，借助半導(dǎo)體的光催化作用，進(jìn)行有害有毒污染物的光催化降解及光催化合成引起了廣泛關(guān)注。其中TiO2由于資源豐富，價(jià)格低廉，無(wú)毒環(huán)境友好，較高的化學(xué)穩(wěn)定性以及易摻雜改性等優(yōu)點(diǎn)，被認(rèn)為是理想的光催化材料得到深入研究。但是，TiO2的光催化能力主要體現(xiàn)在波長(zhǎng)小于380 nm的紫外光照射下，加上光生電荷容易復(fù)合導(dǎo)致量子產(chǎn)率低大大限制了它的實(shí)際應(yīng)用。所以對(duì)TiO2進(jìn)行改性，提高光催化效率尤其關(guān)

2、鍵。
　　 對(duì)TiO2改性主要有兩個(gè)方面：一是化學(xué)改性，包括金屬和非金屬摻雜、貴金屬沉積以及與具有匹配能帶結(jié)構(gòu)的半導(dǎo)體進(jìn)行復(fù)合；二是物理改性，如制備具有獨(dú)特形貌的TiO2納米管/棒、納米線、納米帶、核殼結(jié)構(gòu)的TiO2復(fù)合物、微孔介孔結(jié)構(gòu)的TiO2以及與光子晶體耦合得到有序多孔結(jié)構(gòu)的TiO2反蛋白石?；谝陨戏椒?，本文將物理和化學(xué)改性結(jié)合起來(lái)制備了Ag納米顆粒修飾的TiO2反蛋白石光催化劑。主要工作為：
　　 1.用實(shí)驗(yàn)室

3、自制的SiO2微球，通過(guò)垂直沉降法在玻璃襯底上制備出蛋白石膠體晶體模板；
　　 2.溶膠凝膠浸漬提拉法將TiCl4溶膠填入SiO2模板，熱處理使填充物凝膠化，并高溫煅燒使TiO2結(jié)晶，熱氫氧化鈉溶液去除模板后，得到有序多孔結(jié)構(gòu)的TiO2反蛋白石；
　　 3.利用簡(jiǎn)單的濕化學(xué)方法，在TiO2反蛋白石上沉積平均尺寸10 nm左右的Ag納米顆粒；
　　 4.通過(guò)X射線衍射、拉曼光譜、場(chǎng)發(fā)射掃描電鏡、高分辨透射電鏡、光電

4、子能譜、紫外可見(jiàn)吸收譜和光致發(fā)光譜的表征對(duì)樣品的物相組成、表面形貌和微結(jié)構(gòu)、元素組成和價(jià)態(tài)、光學(xué)性質(zhì)等進(jìn)行了研究；
　　 5.降解亞甲基藍(lán)水溶液的實(shí)驗(yàn)證明，合成的催化劑具有較高的光催化活性和穩(wěn)定性，尤其是可見(jiàn)光催化活性有較大幅度的提高。AgNO3前驅(qū)體溶液濃度為10 mM時(shí)，TiO2反蛋白石可見(jiàn)光催化效率最高，反應(yīng)速率常數(shù)是相同Ag負(fù)載量TiO2無(wú)序膜的4.20倍。催化活性的提高，歸因于Ag納米顆粒表面等離子體吸收和反蛋白石有序