二氧化鈦晶須的光催化性能評價和應(yīng)用探索.pdf

1、二氧化鈦是一種性能優(yōu)異的光催化材料，可將空氣或水中的有害有機(jī)物降解除去，在環(huán)境治理方面有誘人的應(yīng)用前景。本課題組制備了一種具有微米形貌、納米結(jié)構(gòu)的介孔二氧化鈦晶須。這種二氧化鈦晶須不僅在有機(jī)物的光催化降解中具有很高的活性，而且因其顆粒較大容易分離，在很大程度上克服了液相光催化中活性和分離的矛盾。這種頗具實用潛力的材料在應(yīng)用、推廣和規(guī)?；a(chǎn)中急需針對其特性建立一套合理的性能評價體系，從而有助于產(chǎn)品的質(zhì)量穩(wěn)定和性能提高。
　　 目

2、前二氧化鈦的光催化性能評價體系主要是甲基橙、苯酚等有機(jī)物的光催化降解體系。但是這些光催化反應(yīng)中存在著吸附和產(chǎn)物復(fù)雜等多種因素的影響，無法有效的反映出材料本身的光催化特性。
　　 本文從二氧化鈦的光催化機(jī)理研究出發(fā)，發(fā)現(xiàn)了二氧化鈦晶須的光催化特性，有針對性地設(shè)計了其性能評價體系，并在二氧化鈦晶須特性的基礎(chǔ)上拓展了其在兩個方面的應(yīng)用潛力。具體研究內(nèi)容歸納如下：
　　 1.利用十八烷基三氯硅烷(Octadecyltrichlo

3、rosilane，OTS)在二氧化鈦表面制備一層自組裝單分子膜(Self-Assembled Monolayers，SAMs)。通過OTS碳鏈降解方式的判斷來表征光催化降解過程中的主要活性組分(空穴和羥基自由基)的特點，從而獲得了二氧化鈦晶須的光催化特性：空穴為光催化氧化中的主要活性物質(zhì)。在此基礎(chǔ)上利用空穴捕獲劑碘離子的氧化實驗進(jìn)一步證明了這一結(jié)論。此外，還利用OTS-SAMs的降解實驗討論了二氧化鈦晶須的結(jié)晶度和光催化性能之間的關(guān)系：

4、二氧化鈦晶須結(jié)晶度越高，光催化性能越好。
　　 2.針對空穴為二氧化鈦晶須光催化氧化中的主要活性物質(zhì)這一特性，選取空穴捕獲劑碘離子作為其性能檢測探針。碘離子氧化實驗作為二氧化鈦晶須光催性能評價體系的合理性和優(yōu)勢主要體現(xiàn)在：碘離子氧化實驗直接面向二氧化鈦晶須的光催化特性；實驗過程簡單；產(chǎn)物穩(wěn)定，檢測方便。
　　 利用碘離子氧化實驗對孔結(jié)構(gòu)較貧乏和孔結(jié)構(gòu)較豐富的兩類晶須做了簡單的性能評價和討論。從這兩類晶須的實驗中都能得到相

5、同的結(jié)論：二氧化鈦晶須的結(jié)晶度對光催化性能的影響大于比表面積的影響。相對而言，孔結(jié)構(gòu)較貧乏的晶須的結(jié)晶度對性能的影響更加明顯。同時利用碘離子在不同氣氛中的氧化實驗研究了氣氛對二氧化鈦晶須性能的影響，結(jié)果表明，隨著反應(yīng)體系中氧氣量的增加，結(jié)晶度對晶須的性能影響越大，而比表面積對其性能的影響越小。
　　 3.根據(jù)二氧化鈦晶須的特性討論了它在兩個方面的應(yīng)用探索。形貌特性：顆粒較大，不容易黏附在樣品表面，可以用于對表面清潔度要求較高的方