摻雜氧化物低維納米材料的制備及可見光催化性能研究.pdf

1、半導體光催化技術處理難降解的有機污染物是目前工業(yè)廢水治理的熱點之一,其中高活性光催化劑的研發(fā)是影響其實用化的關鍵。針對典型氧化物半導體光催化劑(ZnO、TiO2)存在的太陽能利用率低以及光生電子.空穴復合率高的缺點,本論文主要通過離子摻雜制備了幾種高催化活性的半導體低維納米材料,從而有效抑制了光生電子-空穴的復合,并拓展了其可見光響應范圍。主要內(nèi)容包括:
　　 (1)采用沉淀法制備了Mn2+、Co2+單獨摻雜的ZnO光催化材料。

2、隨著Mn2+,Co2+摩爾摻雜量的增加,ZnO的光吸收邊向可見光方向移動；熒光強度越強,表面氧空位和缺陷濃度越高,光生電子一空穴的復合得到了有效抑制,光催化活性就越高；Mn2+,Co2+摩爾摻雜量為5％的光催化材料均具有最高的熒光強度,從而表現(xiàn)出最高的光催化活性。
　　 (2)采用一步水熱法制備了Sm,C,S共摻雜的多孔TiO2納米顆粒。多孔結(jié)構(gòu)使樣品的比表面積達到170m2·g-1；C元素和S元素共摻雜擴展了TiO2在可見光區(qū)

3、的響應波長,并提高了其對可見光的吸收能力；Sm3+發(fā)揮了電子捕獲劑和電子轉(zhuǎn)移的作用,抑制光生電子一空穴的復合,使TiO2在可見光照射下的光催化活性進一步提高；在硫脲/鈦摩爾比為2的條件下,當Sm3+摩爾摻雜量為1.0％時,催化劑的光催化活性最高。
　　 (3)采用熱分解鈦酸鹽納米管前驅(qū)體和硫脲混合物的方法制備了C,N,S共摻雜的TiO2納米管。樣品的比表面積達到193m2·g-1,且管狀結(jié)構(gòu)是實現(xiàn)多種非金屬元素摻雜的關鍵；C,N

4、,S元素共摻雜擴展了TiO2在可見光區(qū)的響應波長,并提高了其對可見光的吸收能力；當硫脲/鈦摩爾比為6時,催化劑的光催化活性最高。
　　 (4)采用熱分解鈦酸鹽納米帶前驅(qū)體和硫脲混合物的方法制備了C,N,S共摻雜的TiO2(B)介孔納米帶。適當?shù)目捉Y(jié)構(gòu)可以增大催化劑的比表面積,并且有利于黃藥在催化劑中的擴散；C,N,S元素共摻雜擴展了TiO2在可見光區(qū)的響應波長,并提高了其對可見光的吸收能力；當硫脲/鈦摩爾比為3時,催化劑的光催化