具有可見光活性的納米TiO2光催化劑的制備及其應(yīng)用研究.pdf

1、本文首先研究了光催化劑的制備方法——溶膠-凝膠法(SG)和沉淀-浸漬法(PD)。結(jié)果發(fā)現(xiàn)兩種方法制備的納米TiO2的顆粒粒徑、晶格畸變程度、比表面積均很相近；就光催化活性和制備工藝過程而言,PD法要略優(yōu)于SG法。但SG法對納米級光催化劑進(jìn)行負(fù)載固定化效果好,而PD法效果差。
　　 對只有紫外光活性的TiO2進(jìn)行元素共摻雜改性,拓展其可見光吸收性能。由此,研究了四種共摻雜型光催化劑:Ni、S,Ni、N,Co、N及Co、N、S共摻雜

2、。結(jié)果表明,經(jīng)摻雜改性的TiO2均具有良好的可見光催化活性,能擴(kuò)展其光譜吸收范圍。相比而言,Ni/S/TiO2和Ni/N/TiO2的可見光催化活性一般；Co/N/TiO2的可見光活性很好,在純粹可見光(λ>400nm)下對Tl探針的降解率為87.5％。與單摻Co或N相比,在其紫外區(qū)吸光性能變化不大的情況下,可見光吸收性能卻得到了顯著提高；Co/N/S/TiO2的可見光活性最好,在純粹可見光下降解率為88.4％。與單摻Co、N或N/S的T

3、iO2相比,其在紫外區(qū)和可見光區(qū)的吸光能力均得到顯著的提高。
　　 利用DRS、XRD、TEM、EDX和XPS等表征手段研究了改性光催化劑的吸光性能、結(jié)晶形態(tài)、晶粒尺寸、表面形態(tài)及元素?fù)诫s量等。結(jié)果表明,四種新型催化劑均為銳鈦礦相,且元素的摻雜不會影響TiO2相轉(zhuǎn)變溫度,催化劑平均粒徑約在6～11納米左右。相比于20nm粒徑的P25而言,改性催化劑顆粒粒徑更小,比表面積更大,有利于改善其可見光催化性能。DRS結(jié)果顯示各催化劑均有

4、不同程度的紅移現(xiàn)象,紅移程度按由小到大的順序排列為:Ni/S/TiO2≈Ni/N/TiO2　　 改性光催化劑Co/N/TiO2或Co/N/S/TiO2負(fù)載活性炭后,其光催化活性有所下降,但差別不是很大。且Co/N/TiO2-AC和Co/N/S/TiO2-AC的可見光催化性能均要遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于TiO2-AC,對水體中主要的有機(jī)污染物——腐植酸均有良好的可見光