氮摻雜改性四鈦酸鉀光催化劑的合成及光催化性能研究.pdf

1、近年來(lái)，光化學(xué)、光催化以及催化化學(xué)已經(jīng)成為化學(xué)學(xué)科中最活躍的研究領(lǐng)域。特別是光催化領(lǐng)域，利用半導(dǎo)體光催化劑把光能轉(zhuǎn)化為電能或化學(xué)能已經(jīng)成為最熱門(mén)的研究領(lǐng)域之一。伴隨著在半導(dǎo)體光催化劑方面的研究，有關(guān)層狀結(jié)構(gòu)的化合物也引起了人們的廣泛關(guān)注。研究表明，層狀化合物在光催化等催化領(lǐng)域具有很大的應(yīng)用潛力。鈦酸鹽中的鈦酸鉀就是一種典型的半導(dǎo)體型的層狀金屬化合物，它作為光解水的光催化材料，己有研究報(bào)道。
　　 在本文的研究中，我們將K2CO3

2、和TiO2通過(guò)高溫固相反應(yīng)制得四鈦酸鉀（K2Ti4O9），四鈦酸鉀經(jīng)酸化處理后得到四鈦酸（H2Ti4O9）。利用高溫固相反應(yīng)，尿素作為氮源分別對(duì)四鈦酸鉀（K2Ti4O9）和四鈦酸（H2Ti4O9）進(jìn)行氮摻雜,反應(yīng)得到氮摻雜的K2Ti4O9和H2Ti4O9。采用X射線(xiàn)衍射(XRD)、紅外光譜(IR)、紫外可見(jiàn)漫反射光譜（UV—DRs）等方法對(duì)材料結(jié)構(gòu)進(jìn)行表征。X射線(xiàn)衍射結(jié)果表明四鈦酸鉀與尿素反應(yīng)后，層間距加大，紫外可見(jiàn)漫反射光譜（UV—D

3、Rs）結(jié)果表明氮摻雜催化劑可見(jiàn)光光波段光吸收能力明顯增強(qiáng)，通過(guò)紅外光譜(IR)發(fā)現(xiàn)氮摻雜過(guò)后，N確實(shí)與鈦酸鉀骨架發(fā)生了化學(xué)作用。
　　 利用自行設(shè)計(jì)的反應(yīng)器，研究了氮摻雜催化劑對(duì)亞甲基藍(lán)模擬染料廢水的處理，取得了較好的去除效果。研究了不同氮摻雜改性溫度對(duì)K2Ti4O9在紫外及可見(jiàn)波段下催化活性的影響，同時(shí)也考察了氮摻雜之前洗滌與否對(duì)氮摻雜催化劑催化活性的影響，并通過(guò)其亞甲基蘭的光催化降解分析其光催化性能變化,通過(guò)紫外可見(jiàn)漫反射光

4、譜（UV—DRs）表征了不同溫度下氮摻雜催化劑樣品的吸光能力變化。
　　 將制備的氮摻雜四鈦酸鉀（N-K2Ti4O9）做催化劑制成薄膜光電催化電極，通過(guò)降解亞甲基藍(lán)來(lái)測(cè)試催化活性，研究催化劑在光電催化方面的應(yīng)用潛力。
　　 結(jié)果表明：氮摻雜改姓焙燒溫度對(duì)N摻雜也具有相當(dāng)重要意義，不同溫度摻雜催化劑顏色明顯不同，對(duì)光的吸收及光催化活性相差明顯：氮摻雜后催化劑呈黃色，對(duì)可見(jiàn)光波段吸收能力明顯增強(qiáng)；N摻雜鈦酸鹽的可見(jiàn)光活性強(qiáng)于