可見光響應(yīng)納米TiO-,2-復(fù)合光催化劑的制備及光催化性能研究.pdf

1、在過去的二十多年，由于納米TiO2價格便宜、無毒，具有高效的降解有毒氣體和污水的能力，因此得到了廣泛的研究。但是由于它的禁帶寬度較大(銳鈦礦3.2eV，金紅石3.0eV)只能被紫外光輻射激發(fā)。 然而紫外光只占太陽光譜的5％，95％的太陽光對TiO2光催化劑都是無用的，這一點(diǎn)大大地限制了TiO2在治理環(huán)境污染中的應(yīng)用。 所以，目前關(guān)鍵的也最具挑戰(zhàn)的任務(wù)就是通過TiO2修飾獲得對可見光敏感的光催化劑，這在光催化領(lǐng)域也是一個世

2、界性的熱點(diǎn)問題。 本論文中，制備了兩種復(fù)合光催化劑：具有核/殼/殼納米結(jié)構(gòu)的AgI/Ag-I2/TiO2復(fù)合光催化劑;具有核/殼納米結(jié)構(gòu)的三維有序的含染料的聚合物(YG)/TiO2復(fù)合光催化劑。選擇結(jié)晶紫和對氯苯酚為目標(biāo)降解物研究其可見光光催化活性。 運(yùn)用各種現(xiàn)代分析測試手段，如：X射線衍射(XRD)、X射線光電子能譜(XPS)、掃描電鏡(SEM)、透射電鏡(TEM)、高倍透射電鏡(HRTEM)、Raman光譜、紅外光譜

3、、N2吸附及飛秒瞬態(tài)熒光光譜等對其進(jìn)行表征。具體在以下幾個方面取得了一定的結(jié)果： (1)以AgNO3，LiI-3H2O和Ti(OBu)4為原料通過液相沉淀的方法制備了納米AgI/TiO2復(fù)合光催化劑。該催化劑具有一種新型的核/殼/殼AgI/Ag-I2/TiO2結(jié)構(gòu)，與AgI/P25相比，這一特殊的納米結(jié)構(gòu)使得AgI的吸收邊帶發(fā)生顯著的紅移，同時也提高了AgI的吸收強(qiáng)度。光催化性能測試表明：該催化劑具有高效的可見光光催化活性，結(jié)晶

4、紫和對氯苯酚的降解效率分別是AgI/P25的4倍和6倍。由于AgI/TiO2復(fù)合光催化劑內(nèi)部AgI，Ag，I2和TiO2之間的協(xié)同效應(yīng)使得在可見光區(qū)域有強(qiáng)吸收和低的光生電子-空穴復(fù)合率，從而具有高效的可見光光催化活性。 (2)通過表面溶膠-凝膠方法制備了具有核/殼結(jié)構(gòu)的三維有序的含染料聚合物(YG)/TiO2復(fù)合光催化劑。該復(fù)合催化劑中所含敏化染料為異硫氰酸熒光素，在400～500nm的可見光區(qū)具有強(qiáng)吸收，且在光照下穩(wěn)定存在，顯

5、示出較好的可見光光催化活性。 其可見光光催化作用機(jī)理如下：YG球中所含的染料起敏化TiO2的作用，它吸收的可見光光子激發(fā)YG產(chǎn)生光生電子和空穴(YG+)，所產(chǎn)生的光生電子在TiO2和YG球的界面處從激發(fā)態(tài)染料轉(zhuǎn)移到TiO2的導(dǎo)帶，并與氧分子作用產(chǎn)生活性氧物種，最終降解結(jié)晶紫；而YG+可以和結(jié)晶紫反應(yīng)，從而實現(xiàn)光敏劑的再生。 實驗結(jié)果表明，TiO2-YG降解結(jié)晶紫經(jīng)歷兩個競爭機(jī)制：脫甲基化和共軛結(jié)構(gòu)破壞，在光照的初期，脫甲