板鈦礦基雙相TiO2混晶機(jī)理及金紅石TiO2光催化活性開發(fā).pdf

1、采用半導(dǎo)體光催化技術(shù)降解環(huán)境中的有機(jī)污染物是一種高效和清潔的方法。在眾多光催化劑中，TiO2因其高效、穩(wěn)定、清潔、價(jià)廉等優(yōu)點(diǎn)而受到廣泛關(guān)注。但仍然有兩點(diǎn)需要注意:第一、在評估TiO2“表觀”光催化活性時(shí)候，尤其在解釋TiO2混晶機(jī)理時(shí)候，我們常常沒有考慮不同樣品對氧氣吸附能力的不同，導(dǎo)致得出不合理的結(jié)論;第二、TiO2的光催化量子效率依然很低，難以滿足實(shí)際應(yīng)用的需求，由于金紅石TiO2具有高的“固有”光催化活性，開發(fā)金紅石TiO2“固有

2、”光催化活性是改進(jìn)TiO2活性的重中之重。
　　針對以上兩點(diǎn)，本論文制備了板鈦礦/金紅石混晶和板鈦礦/銳鈦礦混晶，通過考察其“表觀”/“固有”光催化活性，重新研究板鈦礦基TiO2混晶的氧氣轉(zhuǎn)移機(jī)理;通過分別加入CuWO4、貴金屬和陰離子這兩種方法來開發(fā)金紅石的固有光催化活性。具體內(nèi)容分為以下三個(gè)部分:
　　第一部分，板鈦礦基雙相TiO2混晶的協(xié)同效應(yīng)通過光催化降解苯酚重新進(jìn)行研究。為了避免制備過程中TiO2自身物理性質(zhì)改變的

3、影響，所有樣品事先在500℃處理后，再按不同比例混合于異丙醇中，干燥后在450℃焙燒。所有催化劑通過多種表征手段來證實(shí)其純度。為了避免有機(jī)物吸附、光敏化.和自降解等影響，選用苯酚作為降解底物。另外，通過雙氧水檢測實(shí)驗(yàn)來研究混晶的氧氣轉(zhuǎn)移方向。
　　第二部分，加入少量鎢酸銅能顯著加快金紅石光催化降解水中苯酚，并且該幅度遠(yuǎn)高于在相同煅燒溫度(600℃)下制得的銳鈦礦和板鈦礦。此結(jié)果說明通過加入助催化劑鎢酸鋼，高溫焙燒溫度合成的金紅石所

4、具有的高固有光催化活性可以被開發(fā)出來。重要的是，隨金紅石煅燒溫度從150℃增大到800℃，因鎢酸銅而引起的金紅石光催化活性增加的倍數(shù)也持續(xù)增加。此外，在過量苯酚存在下，H2O2的生成量隨鎢酸銅的加入量而先增加后減少，并且該趨勢與苯酚降解速率基本一致。鎢酸銅的這種正效應(yīng)歸結(jié)于固態(tài)的鎢酸銅，而不是溶于水中的銅離子。（光）電化學(xué)測試表明，體系發(fā)生了從受光激發(fā)的金紅石到鎢酸銅的電子轉(zhuǎn)移。這將提高光生載流子的分離效率，從而增大了O2還原和苯酚降解