表面摻N、摻F、暴露｛001｝晶面納米TiO2催化劑的制備、表征及其光催化降解有機染料性能的研究.pdf

1、二氧化鈦(TiO2)半導體材料作為一種性能優(yōu)良的光催化劑被人們廣泛應用于解決環(huán)境污染和能源短缺問題。由于TiO2具有高效的催化活性、化學和熱力學穩(wěn)定性能好、環(huán)境友好型以及較強的降解和吸附有機染料性能的特點受到了廣泛的關(guān)注和大量的研究。然而傳統(tǒng)的TiO2材料光生電子空穴對復合率高，導致其量子效率低從而降低了光催化活性，并且禁帶寬度較大，只能利用太陽光中的紫外線，極大的限制了TiO2的實際利用。近年來，在TiO2光催化材料的制備過程中實現(xiàn)非

2、金屬陰離子摻雜和暴露高能量晶面普遍被認為是提高光催化活性的有效方法。
　　基于上述研究背景，本論文主要針對紫外、可見光催化降解有機染料的反應，制備了一系列納米TiO2催化劑，并通過優(yōu)化合成條件、調(diào)控形貌結(jié)構(gòu)和表面摻雜負載等方法得到了高活性的催化劑材料。
　　論文第一章對TiO2的晶型結(jié)構(gòu)、光催化機理及其應用、改性方法和本論文的研究意義及現(xiàn)狀進行了綜述。
　　論文第二章以SiO2為模板，在乙醇-乙腈溶劑體系中使用鈦酸四正

3、丁酯合成了一系列SiO2@TiO2結(jié)構(gòu)和中空球形納米TiO2催化劑。得到的銳鈦礦型中空球形納米TiO2催化劑，殼層均勻、穩(wěn)定型強、晶型完整，具有較大的比表面積和微孔結(jié)構(gòu)，對其進行了紫外光和可見光條件下降解有機染料催化活性測試，結(jié)果發(fā)現(xiàn)@antaseTiO2在紫外光條件下相比于市售P25對亞甲基藍(MB)、甲基橙(MO)和羅丹明B（RhB）具有更高的催化降解活性。
　　論文第三章以無定形中空球形TiO2粉末作為反應前驅(qū)體，NH4F為

4、表面修飾劑和形貌控制劑在水熱條件下合成了暴露高能面{001}面的TiO2納米立方塊結(jié)構(gòu)。SEM和TEM表征顯示制備出的TiO2立方塊結(jié)構(gòu)形貌規(guī)整、單分散性好并且大小均勻:30-50 nm之間。這種催化劑在光催化反應中表現(xiàn)出更好的活性，主要依賴于F對TiO2的刻蝕效果，使其暴露出{001}面，不僅有利于光生電子對的傳導，還減小了TiO2的禁帶寬度。通過調(diào)整反應物的濃度比例、水熱時間和水熱溫度等實驗條件，優(yōu)化了催化劑的制備過程，并制備出小顆

5、粒堆積球結(jié)構(gòu)、薄片結(jié)構(gòu)和紡錘體結(jié)構(gòu)的TiO2催化材料。
　　論文第四章選用離子液體1-丁基-3-甲基咪唑四氟硼酸鹽([Bmim][BF4])作為F源，水熱條件下對無定形中空球形TiO2材料進行表面刻蝕和形貌的控制生長。得到了由暴露{001}面TiO2納米立方塊組裝堆積而成的中空球形結(jié)構(gòu)，這種催化劑不僅形貌新穎，而且在可見光條件下表現(xiàn)出優(yōu)異的催化活性。論文首次采用離子液體輔助條件下，實現(xiàn)了通過一步合成法制備出了表面摻N、摻F并且暴露