摻雜納米二氧化鈦的合成、表征及其光催化性能研究.pdf

1、納米TiO2具有優(yōu)異的光催化活性，它能將環(huán)境中存在的微量有機(jī)物降解為無(wú)污染的無(wú)機(jī)物，還能殺死細(xì)菌病毒，因此具有廣泛的應(yīng)用前景。但是，納米TiO2光催化劑須依賴于紫外光，對(duì)太陽(yáng)光的利用率低，因而限制了它的應(yīng)用。為了提高納米TiO2在太陽(yáng)光下的催化活性。本文用非金屬元素對(duì)TiO2進(jìn)行摻雜改性，從而提高納米TiO2在太陽(yáng)光下的光催化活性。
　　 本文使用簡(jiǎn)單的溶膠-凝膠法，在納米TiO2的制備過程中加入硫脲和尿素，即得到N和S共摻雜T

2、iO2納米粒子，運(yùn)用X 射線衍射儀(XRD)、比表面積(BET)、X 射線光電子能譜(XPS)、紫外-可見漫反射光譜(DRS)等多種表征手段。結(jié)果顯示共摻后催化劑吸收邊帶紅移到可見光區(qū)，比表面積增大，光催化實(shí)驗(yàn)表明無(wú)論在高壓汞燈還是太陽(yáng)光激發(fā)下，其降解染料羅丹明B的光催化活性均比未摻雜的TiO2要強(qiáng)，另外還考察了染料溶液pH值、有機(jī)物的初始濃度、催化劑摻雜量等因素對(duì)催化劑光催化活性的影響。結(jié)果表明N和S共摻雜TiO2納米粒子在羅丹明B染

3、料溶液為中性，初始濃度為3mg/L，摻雜量（N元素的質(zhì)量與TiO2的質(zhì)量比）為15％時(shí)光催化效果最佳。
　　 另外在制備納米TiO2的過程中加入磷酸，即得到P摻雜TiO2納米粒子，通過紫外漫反射表征顯示P摻雜后其吸收邊沒有紅移至可見光區(qū)，但是在紫外區(qū)的吸收比未摻雜TiO2納米粒子和P25強(qiáng)，XRD顯示P摻雜TiO2粉末在900oC高溫下焙燒后仍未出現(xiàn)金紅石相，因此摻雜后大大提高了銳鈦礦晶相到金紅石的轉(zhuǎn)變溫度。BET測(cè)試結(jié)果表明P

4、 摻雜TiO2納米粒子比表面積高達(dá)126m2/g，XPS表明P元素很可能以P5+摻入TiO2晶格。以染料羅丹明B為降解對(duì)象研究了P摻雜TiO2納米粒子在太陽(yáng)光激發(fā)下的光催化活性，同樣也考察了不同光源，染料不同初始濃度和催化劑不同摻雜量，在不同溫度進(jìn)行熱處理和不同用量等對(duì)催化劑光催化活性的影響。結(jié)果表明，P摻雜TiO2納米粒子吸收邊雖然沒有紅移至可見光區(qū)，但是其粒子尺寸小，比表面積大，紫外光利用率高，能充分利用太陽(yáng)光中僅占4％的紫外光，其