Co、Fe、Cu和N共摻雜TiO-,2-的制備及性能研究.pdf

1、本文采用溶膠-凝膠法、以泡沫鎳為載體，制備負(fù)載型N摻雜TiO2、Fe-N共摻雜TiO2，Co-N共摻雜TiO2及Cu-N共摻雜TiO2光催化劑，對(duì)樣品進(jìn)行UV-Vis、XRD、IR、SEM等表征，以紫外燈（主波長253.7nm）和氙燈（λ>420nm）為光源，中性紅為目標(biāo)降解物，采用單槽反應(yīng)器，考察影響樣品的光電催化性能的一些因素，如催化劑煅燒溫度、煅燒時(shí)間、不同光源等光電催化效果。 經(jīng)500℃煅燒得到的粉末晶體TiO2為單一的

2、銳鈦礦相，晶粒尺寸較商品P-25小，紫外光下對(duì)中性紅的降解效果與P-25相當(dāng)。煅燒溫度對(duì)TiO2的光催化活性和晶體結(jié)構(gòu)有較大影響：煅燒溫度為500℃時(shí)，樣品的光催化活性最高；煅燒溫度為600℃時(shí)，體系中出現(xiàn)金紅石相。共摻雜體系的摻雜量均為n（Fe）：n（尿素）：n（TiO2）=2％：1：1，最佳煅燒溫度均為500℃，此條件下制備的共摻雜TiO2可見光催化活性最佳。共摻雜均能細(xì)化TiO2晶粒，抑制TiO2晶型由銳鈦礦相向金紅石相的轉(zhuǎn)變；提

3、高其載流子的遷移率，有效抑制光生載流子的復(fù)合，二者的協(xié)同作用提高了它的光電催化能力?？梢姽夤獯呋芰Γ汗矒诫s>TiO2-xNx>純TiO2。 Fe-N共摻雜TiO2、Co-N共摻雜TiO2及Cu-N共摻雜TiO2可見光降解中性紅時(shí)，光電催化降解反應(yīng)并不簡單地遵從一級(jí)反應(yīng)動(dòng)力方程式，降解過程經(jīng)歷了不同的反應(yīng)歷程，提出可見光光催化降解反應(yīng)動(dòng)力學(xué)模型，并對(duì)此進(jìn)行實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證，反應(yīng)過程中，前后兩個(gè)階段具有不同的表觀速率常數(shù)k1=0.6031

4、（mol/m-3）1-nS-1，k2=0.02786（mol/m-3）1-nS-1。 采用基于密度泛函理論（DFT）框架下的第一性原理平面波贗勢（PWPP）方法，模擬計(jì)算了摻雜Co（Ⅱ）摻雜、Cu摻雜、N摻雜、Cu、N共摻雜對(duì)銳鈦礦的晶體結(jié)構(gòu)、能隙、態(tài)密度等的影響，探討摻雜有助于TiO2的光催化活性的原因。 結(jié)果表明：摻雜后，TiO2禁帶變小，使得吸收波長范圍擴(kuò)展至可見光區(qū)域，光生電子的激發(fā)效率提高，從而提高了光催化活性