摻雜納米二氧化鈦的制備及其光催化性能研究.pdf

1、水環(huán)境中有機物污染的治理技術(shù)正成為國內(nèi)外環(huán)境工作者關(guān)注焦點之一。光催化降解水中有機污染物具有廣闊的發(fā)展前景。目前摻雜金屬離子技術(shù)可使費米能級向上漂移，表面勢壘變高，空間電荷區(qū)變窄，光生電子-空穴得到有效的分離，提高了光催化性能，然而摻雜金屬離子的制備方法尚處于探索發(fā)展中。根據(jù)浸漬法和溶膠-凝膠法制備的產(chǎn)品具有均勻度好、純度高，反應過程易于控制、操作簡單等特點，本論文采用浸漬法和溶膠-凝膠法摻雜Fe3+，Cr3+，Cu2+，Ce3+，La

2、3+制備納米TiO2，并考察環(huán)境因素對納米TiO2降解8-苯胺-a-萘磺酸和咖啡因的影響及其動力學方程，獲得了以下有意義的成果。 (1)浸漬法是利用物理吸附作用摻雜金屬離子，在最佳實驗條件下?lián)诫s納米TiO2光催化活性次序為La3+>Ce3+>Fe3+；多組合摻雜催化劑活性低于單獨摻雜，后者原因在于浸漬法是在納米TiO2成型后摻雜金屬離子，摻雜多組分離子會相互競爭催化劑表面的吸附位，減少了對有機物的吸附，使多組分摻雜催化活性降低。

3、 (2)溶膠-凝膠法是利用化學反應作用摻雜金屬離子，在最佳實驗條件下?lián)诫s納米TiO2光催化活性次序為Cr3+>La3+>Ce3+>Fe3+>Ca2+，其中Cr3+、La3+和Fe3+組合摻雜光催化活性最高，這是由于Cr3+和Fe3+具有全充滿或半充滿的電子構(gòu)型，易釋放捕獲電子，延長光生電子-空穴壽命，摻雜La3+引起晶格畸變形成氧缺位，提高了催化活性。 (3)在相同光解條件下，對比不同方法制備摻雜納米TiO2光催化活性，

4、溶膠-凝膠法制備物活性最高，浸漬法次之，且均高于商品納米TiO2和自制納米TiO2。 (4)本論文制備的摻雜納米TiO2光催化降解文獻報道的難降解物8-苯胺-a-萘磺酸和咖啡因均符合L-H方程，屬于一級反應，8-苯胺-a-萘磺酸的反應速率常數(shù)k=0.2003mg·(L·min)-1，吸附常數(shù)K=0.074L·mg-1，4小時降解率為89.2％；咖啡因的反應速率常數(shù)k=0.1003mg"(L-min)'～，吸附常數(shù)K=0.0274