低溫制備可見光響應(yīng)的氮摻雜TiO2及其在棉纖維上的負載研究.pdf

1、以TiO2為代表的半導(dǎo)體光催化技術(shù)能夠利用太陽能，有效降解有機污染物，是一種具有研究價值和廣闊應(yīng)用前景的環(huán)境污染治理新技術(shù)。為了克服Ti02光催化劑在實際應(yīng)用中的兩個問題，即只能利用太陽能中不足5％的紫外光和TiO2粉末難于回收循環(huán)利用，研究人員探索了大量的Ti02改性技術(shù)使其在可見光照射下具有催化活性，其中非金屬元素對Ti02摻雜改性，特別是氮元素摻雜，是實現(xiàn)Ti02具有可見光催化活性的有效方法，并且通過各種技術(shù)，特別是沉積-煅燒法，

2、把光學(xué)性能良好的Ti02薄膜負載到基質(zhì)上，如玻璃、不銹鋼、硅石等。但是常規(guī)方法實現(xiàn)TiO2的氮摻雜和負載需要高溫，除了浪費能源外，限制了負載材料的選擇范圍，基于此，本論文探索了在低溫下實現(xiàn)氮摻雜改性Ti02的途徑，成功制備Ti02和N-Ti02溶膠，并實現(xiàn)在耐溫性能差的棉布上涂層。
　　 1、以鈦酸四丁酯為鈦源，三乙胺為氮源，在堿性環(huán)境中，有乙酰丙酮存在時，通過水熱法在140℃下實現(xiàn)Ti02的氮摻雜，通過XPS技術(shù)分析，氮以N-

3、Ti-O和Ti-O-N等形式存在。制備的N-Ti02是銳鈦礦型，其形狀規(guī)則，粒徑約為5nm。相對于TiO2和P25，N-Ti02具有很高的可見光降解甲基橙的能力。水熱溫度和Ti02水溶膠pH值都影響制備材料的可見光催化活性。
　　 2、以鈦酸四丁酯為鈦源、三乙胺為氮源，通過回流法在120℃制備了氮摻雜TiO2光催化劑。采用XPS、XRD、DRS、TEM對其材料晶相、化合價態(tài)、光學(xué)性能、顆粒形貌等進行表征分析。XRD結(jié)果表明材料為

4、銳鈦礦，XPS分析顯示氮以Ti-N-O、Ti-O-N和N-C鍵存在，DRS顯示材料具有可見光吸收性能。甲基橙降解實驗顯示材料具有較高的可見光催化能力，在λ>400 nm的光照射2h，甲基橙的去除率達到57%?；亓鳒囟?、回流時間及其溶膠pH都影響制備材料的性能：回流溫度在100℃時，材料結(jié)晶度較差，但是仍然具有可見光催化活性；綜合結(jié)晶度與比表面積的影響，回流時間為6h和12h時，制備的材料可見光催化活性較高；pH值越低，合成材料活性越高，

5、而且在堿性條件下，溶膠中沒有乙酰丙酮存在時，不能夠?qū)崿F(xiàn)Ti02的可見光響應(yīng)。
　　 3、常溫下制備Ti02水溶膠，放置數(shù)月沒有沉淀或者分層現(xiàn)象發(fā)生，Ti02納米粒子以銳鈦礦為主，同時還含有少量的板鈦礦。棉纖維涂層TiO2水溶膠后，具有較好的自清潔能力，在紫外光照射下，有效降解甲基橙和抑制細菌生長。Ti02納米粒子與纖維結(jié)合緊密，涂層Ti02纖維多次利用后，其光催化能力沒有降低，即使用洗衣機按標準程序洗滌后，其光催化活性也減少無幾

6、。
　　 4、利用回流法在100℃制備的N-Ti02水溶膠，棉纖維表面可以形成均勻的、穩(wěn)定的涂層。涂層后的棉纖維具有較好的可見光催化降解甲基橙的性能。通過沉淀法進一步負載Agl，XPS和XRD結(jié)果確認在負載AgI納米粒子過程中，只有AgI生成，沒有檢測出Ag和I2的存在。DRS估算AgI的帶隙寬度為2.86 eV。負載AgI可以提高Ti02-cotton和N-Ti02-cotton的可見光催化能力，而且材料性能穩(wěn)定。根據(jù)絕對電負