TiO2納米異質(zhì)結(jié)光催化劑的設(shè)計(jì)合成與性能研究.pdf

1、近年來，環(huán)境惡化和能源短缺給人類社會(huì)的可持續(xù)發(fā)展帶來了一系列問題，合理設(shè)計(jì)和應(yīng)用半導(dǎo)體光催化劑是目前解決環(huán)境污染和能源短缺等問題的一種有效方法。
　　二氧化鈦(Titanium dioxide，TiO2)半導(dǎo)體材料因其光催化活性高、化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定、無毒、生物兼容性好等優(yōu)勢在光催化降解有機(jī)污染物和光解水制氫等領(lǐng)域有著廣闊的應(yīng)用前景。然而純的TiO2由于光生電子-空穴易復(fù)合、光譜響應(yīng)范圍窄等缺陷使其在實(shí)際應(yīng)用中受到了限制。構(gòu)建納米異質(zhì)結(jié)

2、是一種有效的改性方法，其內(nèi)建電場的形成為光生電荷分離提供了驅(qū)動(dòng)力，能夠有效抑制光生電子-空穴對的復(fù)合。
　　為了提高納米TiO2的光催化活性，本論文通過構(gòu)建TiO2混晶異質(zhì)結(jié)和TiO2@MWCNTs核殼異質(zhì)結(jié)來對TiO2進(jìn)行改性。采用光催化分解水制氫和降解有機(jī)污染物羅丹明B(RhB)及亞甲基藍(lán)溶液(MB)分別對材料的光催化活性進(jìn)行了評價(jià)，考察了影響材料光催化活性的因素。具體工作如下所示:
　　1.采用溶劑混合再煅燒的方法，以

3、三聚氰胺水溶液為混合介質(zhì)，得到了具有混晶異質(zhì)結(jié)的TiO2微納米材料，該材料為均勻負(fù)載金紅石納米顆粒的銳鈦礦納米片組裝的三維分級結(jié)構(gòu)。利用SEM、TEM、XRD、BET、XPS、DRS等技術(shù)研究了分級混晶TiO2微納米材料形貌和性質(zhì)。通過降解亞甲基藍(lán)溶液對材料的光催化性能進(jìn)行了評價(jià)，并對材料光催化活性提升的機(jī)制進(jìn)行了分析。
　　2.采用水熱-煅燒的方法，以TiCl4乙醇溶液為前驅(qū)體，制備了TiO2均勻包覆MWCNTs的TiO2@MW

4、CNTs一維異質(zhì)結(jié)復(fù)合材料，可調(diào)節(jié)TiCl4乙醇溶液的濃度獲得不同厚度的TiO2包覆層。利用SEM、TEM、XRD、Raman、BET、XPS、DRS、PL等技術(shù)研究了TiO2@MWCNT一維異質(zhì)結(jié)的形貌和性質(zhì)。通過光催化降解有機(jī)染料羅丹明B、亞甲基藍(lán)溶液和催化水分解制氫分別評價(jià)了該材料的光催化氧化和還原性能，探討了不同TiO2厚度層對材料的光催化性能的影響。
　　3.采用一步水熱的方法，以TiC4水溶液為前驅(qū)體，尿素作為沉淀劑，