TiO2基復(fù)合光催化材料的制備及光催化活性.pdf

1、分類號(hào)’■■■●■■■■■■■■■■■■■■■■■一U】口CJJIIIMIIIIIIllIMIMMJY2362820密級(jí)——“一學(xué)校代碼量魚(yú)壘窆!劣漳程歹大署學(xué)位論文題目墅Q2基復(fù)金盤(pán)焦垡撾盤(pán)的劍壘盈盤(pán)焦垡適：睦英文Preparationandphotocatalyticperformanceof題目——TiOzbasedcompositesphotocatalyticmaterials——研究生姓名至董指導(dǎo)教師姓名——』蜜亞L職稱——

2、立絲L學(xué)位—絲單位名稱撾盤(pán)復(fù)金塹墊苤國(guó)窒重：量塞墜窒郵編壘3QQZQ申請(qǐng)學(xué)位級(jí)別亟論文提交日期2Q!三生旦論文答辯日期2Q!三生月學(xué)位授予單位盛墊壟墨盤(pán)堂學(xué)位授予日期——答辯委員會(huì)主席j縟么止一評(píng)閱人摯么壓墨叁邂2013年5月中文摘要環(huán)境污染與能源短缺是二十一世紀(jì)人類所面臨的最大挑戰(zhàn)，也是當(dāng)前人們亟待解決的兩大全球性的問(wèn)題。自1972年Fujishima和Honda發(fā)現(xiàn)Ti02電極光解水以來(lái)，半導(dǎo)體光催化技術(shù)由于其能在室溫下直接利用太陽(yáng)

3、能來(lái)驅(qū)動(dòng)光催化反應(yīng)等特性，而成為世界上公認(rèn)的一種有效解決環(huán)境污染和能源危機(jī)的理想途徑。其中二氧化鈦半導(dǎo)體光催化材料由于成本低廉、氧化還原能力極強(qiáng)、無(wú)二次污染、耐腐蝕性以及高穩(wěn)定性等優(yōu)點(diǎn)，在環(huán)境凈化及新能源的產(chǎn)生等方面具有廣泛的潛在應(yīng)用前景而成為人們研究的熱點(diǎn)。然而，由于Ti02半導(dǎo)體存在光生電子空穴對(duì)復(fù)合率高；量子效率偏低；光響應(yīng)范圍較窄等問(wèn)題，使其無(wú)論在環(huán)境光催化還是能源光催化領(lǐng)域都阻礙了其工業(yè)化和商業(yè)化的推廣應(yīng)用。本論文分別采用電化

4、學(xué)輔助手段和新型等離子體復(fù)合光催化劑的合成來(lái)有效提高系統(tǒng)的電荷分離效果和拓寬光的響應(yīng)范圍，進(jìn)而提高Ti02的光催化活性。首先，我們針對(duì)Ti02的氧化能力在光催化降解污染物的應(yīng)用上做以研究。利用鈦酸丁酯為前驅(qū)物，F(xiàn)摻雜Sn02透明導(dǎo)電玻璃(FTO)作為基底經(jīng)過(guò)簡(jiǎn)單的水熱合成方法制備出高度有序的金紅石相Ti02納米棒陣列，并對(duì)其做了不同煅燒溫度的處理。然后，我們對(duì)制備的Sn02／Ti02納米棒復(fù)合膜做了X射線衍射(XRD)，場(chǎng)發(fā)射掃描電子顯

5、微鏡(FESEM)，能量色散X射線光譜(EDX)，透射電子顯微鏡(TEM)和X射線光電子能譜(ⅫS)表征。光電催化性能是通過(guò)在紫外LED燈的照射下光電催化降解亞甲基藍(lán)(№)溶液來(lái)評(píng)估。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，所制備復(fù)合膜是由長(zhǎng)度約5岬，直徑約300700nm的金紅石型Ti02納米棒陣列垂直生長(zhǎng)于FTO基底表面組成的，復(fù)合膜經(jīng)過(guò)3005000(3煅燒處理仍保持很好的穩(wěn)定性，經(jīng)過(guò)4000C煅燒處理的Sn02／Ti02納米棒復(fù)合膜具有最高的光電催化活性

6、，對(duì)亞甲基藍(lán)的去除率高達(dá)97％。這主要是因?yàn)?，此溫度處理后的一維納米棒結(jié)構(gòu)具有很好的結(jié)晶度，Ti02納米棒和Sn02層接觸較為緊密，SnOE／Ti02界面間形成nn型異質(zhì)結(jié)，外加電場(chǎng)等眾多因素的綜合影響，促進(jìn)了光生電子和空穴的分離，降低了它們的復(fù)合率，從而提高金紅石相Ti02納米棒的光催化活性。在論文中，我們也提出了Sn02／Ti02納米棒復(fù)合膜的光電催化降解污染物的詳細(xì)機(jī)理，并通過(guò)羥基自由基分析和電化學(xué)手段(光電流響應(yīng)和電化學(xué)阻抗譜分