納米二氧化鈦的制備及其催化活性的研究.pdf

1、隨著全球工業(yè)化進程的加速發(fā)展，能源短缺和環(huán)境惡化的問題日益受到各國政府的關(guān)注。納米二氧化鈦因為其在太陽能利用和環(huán)境保護方面的優(yōu)良性能與廣闊的應(yīng)用前景，受到國內(nèi)外學(xué)者普遍關(guān)注。本文主要在提高納米二氧化鈦催化劑的效率方面做了如下幾方面的工作： 第一章介紹采用溶膠-凝膠法制備出TiO2、TiO2-xNx 和不同F(xiàn)e3+濃度摻雜的TiO2-xNx的復(fù)合薄膜。通過XRD, XPS, UV-vis以及對蘇丹紅Ⅰ的催化降解性能，研究了復(fù)合膜的

2、晶型結(jié)構(gòu)，元素組成和價態(tài)，對可見光的響應(yīng)范圍，并對膜的催化活性進行了考察。實驗表明，二氧化鈦膜為銳鈦礦結(jié)構(gòu)，氮原子替代了TiO2晶格中氧原子的位置。隨著Fe3+含量的增加復(fù)合膜的吸收邊界逐漸向可見區(qū)紅移，結(jié)合復(fù)合膜降解蘇丹Ⅰ效率的表現(xiàn)，只有Fe3+相對于Ti4+含量達到0.4％（原子比率）時，復(fù)合膜表現(xiàn)出了最高的催化性能，4.5h后對蘇丹紅的降解效率最高達到了97％。結(jié)果表明，復(fù)合膜的催化活性與元素的摻雜比例關(guān)系很大，適當?shù)膿诫s比例降低

3、電子-空穴對的復(fù)合速度，可以提高復(fù)合膜的催化效率，但項目基金：湖南省自然科學(xué)基金資助項目(05JJ30015); 衡陽市科技局基金項目(2005KG011-019)Fe3+/Ti4+濃度達0.6％時，摻雜的Fe3+在TiO2表面形成Fe2O3晶胞占據(jù)了膜的催化活性中心位置，抑制了TiO2對光的利用效率。 第二章采用Sol-gel法制備納米TiO2，對生成的凝膠濕顆粒，分別采用紅外輻射(IFD)和超臨界流體干燥(SCFD)技術(shù)進行

4、干燥，然后對樣品進行XRD、SEM及BET表征，同時考察樣品對蘇丹紅Ⅰ的光催化降解活性。測試結(jié)果表明, 紅外干燥法制備的納米TiO2是銳鈦礦和金紅石的混晶，粒徑10nm-30nm，對蘇丹紅光催化降解性能優(yōu)于采用SCFD法制備的樣品。紅外干燥法具有干燥時間短、制備步驟簡便、無需特殊設(shè)備、產(chǎn)品催化活性高等優(yōu)點。 第三章對0.4％Fe3+摻雜的TiO2-xNx催化體系進行詳細的探索，包括光反應(yīng)器的設(shè)計，反應(yīng)體系的pH值，反應(yīng)物的初始濃