納米二氧化鈦的低溫制備及光催化性能研究.pdf

1、目前,有毒難降解的有機污染物(如鹵代物、農(nóng)藥、染料等)對環(huán)境造成了嚴重的污染,已成為影響人類生存與健康的重大問題。由于光催化技術(shù)成本低,且能有效地將有機污染物降解為H2O、CO2無機離子等小分子,不發(fā)生二次污染,被各國的科研工作者在相關(guān)領(lǐng)域推廣。作為N型半導(dǎo)體的納米TiO2具有良好的光催化活性,且價廉、無毒、化學(xué)穩(wěn)定性好,紫外光照射下活性高等優(yōu)點,在環(huán)保自清潔和環(huán)境監(jiān)測方面具有很大的潛力,近年來倍受關(guān)注。然而制備納米TiO2一般需要高溫

2、燒結(jié),但高溫?zé)Y(jié)容易產(chǎn)生一定的團聚現(xiàn)象,使其晶粒長大,表面積減少。導(dǎo)致納米TiO2的納米效應(yīng)得不到應(yīng)有的發(fā)揮,降低了光催化活性。另外,高溫?zé)崽幚硪踩菀讓?dǎo)致納米TiO2薄膜皸裂,機械性能下降。
　　 本文是在低溫下,采用溶膠-凝膠法和蒸發(fā)溶劑誘導(dǎo)TiO2結(jié)晶法成功的制備了晶粒細小均勻、光催化活性較高的納米TiO2。同時討論了工藝上各因素(陳化時間、水浴溫度)對于所制備的納米TiO2的結(jié)構(gòu)和性能的影響。得出最佳實驗條件是:陳化時間3

3、天;水浴溫度90℃。又由于納米TiO2作為光催化劑,其帶隙能較高,只有受到波長γ＜387nm的光(約占太陽光的5％)照射時,才能形成光生電子和空穴。并且光生電子-空穴極易復(fù)合,這就影響了納米TiO2對太陽光的利用率和其光催化性能的發(fā)揮。為了彌補納米TiO2的上述缺陷,拓寬納米TiO2的光相應(yīng)范圍,進一步提高其光催化性能,對納米TiO2進行了改性研究。本研究在低溫的情況下,采用溶膠-凝膠法和蒸發(fā)溶劑誘導(dǎo)TiO2結(jié)晶法成功制備了過渡金屬Fe

4、3+、Ag單摻雜以及Fe3+、Ag共摻雜的納米TiO2;非金屬離子B3+、F-單摻雜以及B3+、F-共摻雜的納米TiO2;并且對低溫和高溫兩種情況下所制備的摻雜有非金屬S的納米TiO2進行了有效的比較。以有機染料酸性品紅為光催化反應(yīng)模型化合物,分析了制備、降解等工藝對酸性品紅光催化降解的影響,從動力學(xué)角度分析了對酸性品紅的降解過程。結(jié)果表明,采用溶膠.凝膠法和蒸發(fā)溶劑誘導(dǎo)TiO2結(jié)晶法低溫制備的納米TiO2的光催化性能較好,并且在摻雜離