TiO2-海泡石復(fù)合光催化劑的第一性原理研究.pdf

1、TiO2/海泡石復(fù)合催化劑在光氧化反應(yīng)中相較單獨TiO2具有更高的活性和穩(wěn)定性，是一種可用于空氣和水污染凈化的新型復(fù)合光催化劑。然而，到目前為止，關(guān)于TiO2/海泡石催化劑催化性能提高機(jī)理方面的研究還未見相關(guān)報道，理論上對機(jī)理的研究將有助于實驗上進(jìn)一步改善TiO2/海泡石催化劑性能。
　　為了在理論上探索復(fù)合催化劑催化效能提高的機(jī)理，本文采用第一性原理方法，使用Accelrys公司開發(fā)的MaterialsStudio材料科學(xué)軟件作

2、為計算工具，通過建立界面模型，對復(fù)合催化劑的能帶性質(zhì)進(jìn)行了計算，從能帶角度來研究催化機(jī)理。首先對TiO2晶體、海泡石晶體進(jìn)行了電子能帶方面的計算，對催化機(jī)理進(jìn)行初步分析。構(gòu)建了二者的界面模型，根據(jù)界面上原子共價鍵鍵長、鍵角一般規(guī)律，將二者進(jìn)行搭載并幾何優(yōu)化，計算結(jié)合能，得到實驗上可能存在的穩(wěn)定吸附構(gòu)象。對穩(wěn)定結(jié)構(gòu)進(jìn)行電子能帶方面的計算發(fā)現(xiàn)，TiO2和海泡石結(jié)合后，在兩種材料結(jié)合界面上形成的表面態(tài)禁帶寬度小于TiO2本身的禁帶寬度，這表明

3、復(fù)合催化劑在光照下載流子更容易被激發(fā)；另外，計算還表明海泡石上的鎂原子與氧原子的配位作用使海泡石比TiO2具有了能量更高的價帶，這促進(jìn)了光激發(fā)空穴從TiO2向海泡石的遷移，從而減少了載流子損耗，增強(qiáng)光催化活性。
　　以熱活化改性海泡石和TiCl4為原料，采用沸騰回流法制備了TiO2/海泡石催化劑。利用掃描電鏡（SEM）觀測TiO2、海泡石及TiO2/海泡石催化劑表面微觀結(jié)構(gòu)，X射線光電子能譜（XPS）對TiO2與海泡石之間的結(jié)合方