新型TiO2基光催化劑的制備及催化性能研究.pdf

1、半導(dǎo)體光催化技術(shù)的發(fā)現(xiàn)和應(yīng)用使得豐富、清潔的太陽能可以有效地轉(zhuǎn)化為化學(xué)能,從而給人類在解決日益嚴(yán)重的環(huán)境污染和能源危機(jī)等諸多問題上提供了一個理想的選擇。在上百種光催化劑中,TiO2因?yàn)樽陨矶拘孕?、活性高、化學(xué)穩(wěn)定性好、價廉易得以及無二次污染等優(yōu)點(diǎn)備受人們的青睞。然而,我們?nèi)栽谔剿骱铣筛咝У墓獯呋瘎?就TiO2體系而言,純TiO2存在的主要缺點(diǎn)是較寬的禁帶寬度即只能被紫外光激發(fā)和較低的量子效率。針對存在的實(shí)際問題,我們主要圍繞探索新的制各

2、方法并開發(fā)新型可見光響應(yīng)的光催化劑來開展工作,主要研究摻雜組分和催化性能的內(nèi)在聯(lián)系、不同制備方法對催化效果的影響等。本論文開展了以下幾部分工作:
　　 1、二次醇熱法制備類石墨碳修飾{001}晶面暴露的單晶TiO2光催化劑及光催化性能研究
　　 通過二次醇熱法制備類石墨碳修飾{001}晶面暴露的單晶TiO2光催化劑,在保持單晶TiO2{001)晶面暴露的同時,又可以在可見光的驅(qū)動下發(fā)生光催化反應(yīng)。運(yùn)用TEM、FESEM、

3、XRD、DRS、BET、PL等測試手段,對合成樣品的形貌和組成進(jìn)行了表征,并重點(diǎn)研究了這兩者對催化結(jié)果的影響。同時,我們還重點(diǎn)研究了類石墨碳在光催化過程中的作用,該光催化劑在對RhB和MO染料的降解表面出很高的催化活性并對研究機(jī)理進(jìn)行了初步研究。
　　 2、二次醇熱法制備介孔核殼結(jié)構(gòu)CdS／TiO2光催化劑及光催化性能研究
　　 先利用醇熱法制備核殼結(jié)構(gòu)。TiO2,再通過吸附法讓Cd離子與其結(jié)合,再利用二次溶劑熱制備得到

4、CdS／TiO2光催化劑。運(yùn)用TEM、FESEM、XRD、DRS、BET、PL等測試手段,對合成樣品的形貌和組成進(jìn)行了表征,結(jié)果顯示利用該方法可以得到介孔核殼結(jié)構(gòu)CdS／TiO2復(fù)合可見光光催化劑,該法不僅可以將禁帶寬度較窄的CdS與TiO2有效結(jié)合,將其光吸收范圍拓展至可見光區(qū)域,而且可以保持TiO2介孔核殼結(jié)構(gòu)的完整性,充分利用TiO2核殼結(jié)構(gòu)對光的高利用率,使其催化活性遠(yuǎn)高于TiO2催化劑,該光催化劑在RhB的降解中顯示出很好的光

5、催化活性。
　　 3、原位合成介孔核殼結(jié)構(gòu)的CdS／TiO2光催化劑及光催化性能研究
　　 通過原位引入Cd元素合成介孔核殼結(jié)構(gòu)的CdS／TiO2光催化劑,有效提高了CdS與TiO2之間的相互作用力。通過改變CdS對TiO2的比例,調(diào)變了合成樣品的組分。采用FESEM、XRD、DRS、TEM、BET、PL等測試手段,對產(chǎn)物形貌和組成進(jìn)行了表征,并重點(diǎn)研究了這兩者對催化結(jié)果的影響。通過研究制備過程,我們認(rèn)為形成過程是這樣的