納米光催化劑的制備及其在環(huán)境治理中的應(yīng)用.pdf

1、TiO2因其光穩(wěn)定性好，無毒而受到廣大科學(xué)工作者的青睞，但是它具有較大的禁帶寬度，必須使用紫外光才能提高光催化活性，因此推廣應(yīng)用受到限制。經(jīng)過幾十年的探索，人們發(fā)現(xiàn)對其進(jìn)行一定的表面改性，摻雜過渡金屬離子、表面修飾以及與其它金屬氧化物（半導(dǎo)體或絕緣體）復(fù)合構(gòu)成的新型光催化劑具有較好的光催化活性。本論文在過去研究的工作基礎(chǔ)上，采用溶膠-凝膠-浸漬法制備了系列摻雜光催化劑（Fe3+/TiO2）、表面修飾光催化劑（SO42-/TiO2、Fe3

2、+/NH4+/SO42-/TiO2）、復(fù)合光催化劑（CeO2/TiO2、La2O3/TiO2、CeO2/La2O3/TiO2、CeO2/Pt/TiO2、CeO2/Ru/TiO2、La2O3/Pt/TiO2、La2O3/Ru/TiO2、CeO2/ZrO2/TiO2、La2O3/ZrO2/TiO2），借助于現(xiàn)代分析測試手段XRD、FTIR、UV/vis對其結(jié)構(gòu)進(jìn)行了表征。XRD結(jié)果表明，經(jīng)600℃高溫煅燒后，不論摻雜還是表面修飾、復(fù)合，光催

3、化劑衍射峰寬化，晶粒大小均為納米級。唯有Fe3+/TiO2金紅石型占89﹪，平均粒徑為130nm，其它均以銳鈦礦型為主，F(xiàn)e3+/NH4+/SO42-/TiO2平均粒徑4nm，CeO2/TiO2平均粒徑1nm，La2O3/TiO2平均粒徑3.5nm，三元復(fù)合體平均粒徑均小于10nm。 選擇有機(jī)偶氮染料直接耐曬蘭和直接耐曬黑G為實(shí)驗(yàn)對象進(jìn)行了一系列光催化活性實(shí)驗(yàn)。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，無論哪種光催化劑，只要選擇合適的添加量，都具有比純Ti

4、O2高的催化活性。其中，F(xiàn)e3+/TiO2的催化效率比純TiO2高50﹪；CeO2/TiO2和La2O3/TiO2催化效率比純TiO2分別高33﹪和22﹪；CeO2/La2O3/TiO2的催化活性與CeO2/TiO2、La2O3/TiO2二元復(fù)合體相差不大，La2O3/Pt/TiO2、La2O3/Ru/TiO2的催化活性比La2O3/TiO2二元復(fù)合體高，催化效率比純TiO2高90﹪；用硫酸對TiO2進(jìn)行表面修飾后，催化活性有明顯提高，

5、SO42-/ TiO2 的催化活性比純TiO2 高78﹪；Fe3+/NH4+/SO42-/TiO2在相同的實(shí)驗(yàn)條件下表現(xiàn)出很高的光催化活性，其催化活性是純TiO2的3.6倍。 為了檢驗(yàn)本論文所制備的光催化劑是否可用于日光作為光源對有機(jī)污染物進(jìn)行氧化分解，采用紫外燈與日光進(jìn)行對比實(shí)驗(yàn)。實(shí)驗(yàn)表明，F(xiàn)e3+/NH4+/SO42-/TiO2光催化劑在日光照射下對直接耐曬黑G的降解率雖然比在紫外光下低，但在相同條件下比純TiO2在日光下的