金屬氧化物光催化劑的制備及降解廢氣和分解水上的應(yīng)用.pdf

1、光催化劑可以被廣泛用于環(huán)境保護(hù)、水的分解和太陽(yáng)能電池方面,其中金屬氧化物光催化劑以其良好的穩(wěn)定性而備受關(guān)注。本論文制備和研究了大量的金屬氧化物光催化劑,得到了很好的結(jié)果。
　　 首先,利用自制的TiO2納米顆粒通過(guò)水熱法成功合成了純的TiO2納米管光催化劑。所合成的納米管外徑8.12nm,內(nèi)徑5.8nm,管長(zhǎng)最高可達(dá)500nm,比表面積200m2·g-1左右,最大可達(dá)330m2·g-1,而TiO2納米顆粒的比表面積僅為78m2·

2、g-1。選擇甲基環(huán)己烷作為目標(biāo)污染物測(cè)試TiO2納米管的光催化活性,結(jié)果表明,與TiO2納米顆粒相比,納米管光催化劑在相同反應(yīng)條件下加速了對(duì)甲基環(huán)己烷的降解,并且它的光催化氧化降解反應(yīng)符合Langmuir-Hinshelwood方程,在動(dòng)力學(xué)上為一級(jí)反應(yīng)。通過(guò)研究不同金屬離子摻雜對(duì)TiO2納米管光催化性能的影響,發(fā)現(xiàn)摻雜W6+的TiO2納米管與純的TiO2納米管相比能明顯提高光催化降解甲苯的效率,并且W6+的摻雜濃度存在一個(gè)最佳值。

3、r>　　 為了進(jìn)一步提高光催化劑的活性,本文在更廣的范圍內(nèi)尋找高效金屬氧化物光催化劑。實(shí)驗(yàn)中,以濃度為0.1mol·L-1不同的金屬鹽的乙二醇溶液作為前驅(qū)體,通過(guò)一個(gè)壓電溶液分液器將它們按照預(yù)先設(shè)定好的金屬原子個(gè)數(shù)比例制備在F摻雜的SnO2(FTO)導(dǎo)電玻璃表面,形成光催化劑陣列。制備好的陣列以1℃·min-1的升溫速度置于馬弗爐中在500℃下焙燒3小時(shí)制成樣品。通過(guò)一根直徑為400μm的光纖和掃描電化學(xué)顯微鏡分別在紫外光和可見(jiàn)光照射

4、下于0.1mol·L-1 Sa2SO3/0.1mol·L-1Na2SO4電解質(zhì)溶液中掃描其光電流,結(jié)果發(fā)現(xiàn),當(dāng)Sn摻雜Cd-In-Bi、Zn-In和W-Cd氧化物光催化劑分別以最佳配比混合時(shí),能比它們相應(yīng)的單一金屬氧化物光催化劑產(chǎn)生更大的光電流。接著,將上述光纖替換為一個(gè)金環(huán)封裝的光纖,用來(lái)在0.1mol·L-1的Na2SO4溶液中進(jìn)行光催化氧化OH-的反應(yīng)并測(cè)量其反應(yīng)產(chǎn)物。另外,利用噴霧覆蓋法(Spray Coating)將以最佳配比