納米二氧化鈦的低溫制備及光催化性能研究.pdf

1、目前,有毒難降解的有機(jī)污染物(如鹵代物、農(nóng)藥、染料等)對(duì)環(huán)境造成了嚴(yán)重的污染,已成為影響人類(lèi)生存與健康的重大問(wèn)題。由于光催化技術(shù)成本低,且能有效地將有機(jī)污染物降解為H2O、CO2無(wú)機(jī)離子等小分子,不發(fā)生二次污染,被各國(guó)的科研工作者在相關(guān)領(lǐng)域推廣。作為N型半導(dǎo)體的納米TiO2具有良好的光催化活性,且價(jià)廉、無(wú)毒、化學(xué)穩(wěn)定性好,紫外光照射下活性高等優(yōu)點(diǎn),在環(huán)保自清潔和環(huán)境監(jiān)測(cè)方面具有很大的潛力,近年來(lái)倍受關(guān)注。然而制備納米TiO2一般需要高溫

2、燒結(jié),但高溫?zé)Y(jié)容易產(chǎn)生一定的團(tuán)聚現(xiàn)象,使其晶粒長(zhǎng)大,表面積減少。導(dǎo)致納米TiO2的納米效應(yīng)得不到應(yīng)有的發(fā)揮,降低了光催化活性。另外,高溫?zé)崽幚硪踩菀讓?dǎo)致納米TiO2薄膜皸裂,機(jī)械性能下降。
　　 本文是在低溫下,采用溶膠-凝膠法和蒸發(fā)溶劑誘導(dǎo)TiO2結(jié)晶法成功的制備了晶粒細(xì)小均勻、光催化活性較高的納米TiO2。同時(shí)討論了工藝上各因素(陳化時(shí)間、水浴溫度)對(duì)于所制備的納米TiO2的結(jié)構(gòu)和性能的影響。得出最佳實(shí)驗(yàn)條件是:陳化時(shí)間3

3、天;水浴溫度90℃。又由于納米TiO2作為光催化劑,其帶隙能較高,只有受到波長(zhǎng)γ＜387nm的光(約占太陽(yáng)光的5％)照射時(shí),才能形成光生電子和空穴。并且光生電子-空穴極易復(fù)合,這就影響了納米TiO2對(duì)太陽(yáng)光的利用率和其光催化性能的發(fā)揮。為了彌補(bǔ)納米TiO2的上述缺陷,拓寬納米TiO2的光相應(yīng)范圍,進(jìn)一步提高其光催化性能,對(duì)納米TiO2進(jìn)行了改性研究。本研究在低溫的情況下,采用溶膠-凝膠法和蒸發(fā)溶劑誘導(dǎo)TiO2結(jié)晶法成功制備了過(guò)渡金屬Fe

4、3+、Ag單摻雜以及Fe3+、Ag共摻雜的納米TiO2;非金屬離子B3+、F-單摻雜以及B3+、F-共摻雜的納米TiO2;并且對(duì)低溫和高溫兩種情況下所制備的摻雜有非金屬S的納米TiO2進(jìn)行了有效的比較。以有機(jī)染料酸性品紅為光催化反應(yīng)模型化合物,分析了制備、降解等工藝對(duì)酸性品紅光催化降解的影響,從動(dòng)力學(xué)角度分析了對(duì)酸性品紅的降解過(guò)程。結(jié)果表明,采用溶膠.凝膠法和蒸發(fā)溶劑誘導(dǎo)TiO2結(jié)晶法低溫制備的納米TiO2的光催化性能較好,并且在摻雜離