氨改性二氧化鈦的制備及可見(jiàn)光催化性能研究.pdf

1、以TiO2為代表的半導(dǎo)體光催化劑處理環(huán)境污染物已受到世界的廣泛關(guān)注，并表現(xiàn)出良好的應(yīng)用前景。然而TiO2自身存在禁帶寬度較寬（銳鈦礦相為3.2eV）的缺陷，對(duì)應(yīng)的激發(fā)波長(zhǎng)位于385nm左右，只有在紫外光的激發(fā)下才能表現(xiàn)出光催化活性，而太陽(yáng)光中紫外光含量占3％～5％，因此，對(duì)TiO2進(jìn)行改性，提高其催化性能具有重要的研究意義。
　　 本文以工業(yè)TiO2為原料，在不同氨氣濃度下采用熱處理法制備了N摻雜光催化劑。采用X射線光電子能譜(

2、XPS)、X射線衍射(XRD)、透射電子顯微鏡(TEM)、傅里葉紅外光譜(FT-IR)、光致發(fā)光譜(PL)和紫外-可見(jiàn)光漫反射吸收光譜(UV-vis DRS)等手段對(duì)催化劑進(jìn)行了表征。分別進(jìn)行液相和氣相活性降解實(shí)驗(yàn)，液相實(shí)驗(yàn)以亞甲基藍(lán)為目標(biāo)污染物，氣相實(shí)驗(yàn)以NO為目標(biāo)污染物，評(píng)價(jià)了不同煅燒溫度、不同煅燒時(shí)間、不同氨氣濃度下催化劑的光催化活性，并探討了以氨氣為氮源改性摻雜工業(yè)TiO2的可見(jiàn)光光催化活性相關(guān)機(jī)理。結(jié)果表明:
　　 (

3、1)工業(yè)TiO2在煅燒溫度為500℃，煅燒時(shí)間為3h，氨氣濃度為99％時(shí)制得的光催化劑對(duì)液相降解亞甲基藍(lán)的可見(jiàn)光活性最好。對(duì)濃度為5mg/L的亞甲基藍(lán)降解率達(dá)到93％;在氣相活性實(shí)驗(yàn)中，經(jīng)過(guò)100min的光催化降解，煅燒溫度為400℃，煅燒時(shí)間為3h，氨氣濃度為99％時(shí)所制備的光催化劑對(duì)氣相降解NOx可見(jiàn)光活性最好，對(duì)NOx的降解率達(dá)到38％。
　　 (2)通過(guò)X射線衍射(XRD)、比表面積(BET)、孔徑分布、透射電子顯微鏡(

4、TEM)等表征分析可知，N摻雜光催化劑具有介孔結(jié)構(gòu)特征，不同煅燒溫度下光催化劑的介孔主要分布在2～8nm之間，改性摻雜后的TiO2晶粒尺寸相對(duì)于工業(yè)TiO2(17.2nm)有一定增大，且隨著煅燒溫度的升高，改性TiO2晶粒尺寸增加。通過(guò)紫外-可見(jiàn)光漫反射吸收光譜(UV-vis DRS)分析，隨著煅燒溫度的升高，光催化劑可見(jiàn)光吸收帶發(fā)生了紅移，且禁帶寬度隨煅燒溫度的升高而降低。隨著煅燒時(shí)間的增加和氨氣濃度的增加，光吸收強(qiáng)度增強(qiáng)，從而使得光