TiO2-ZnFe2O4復(fù)合空心球的制備及光催化性能研究.pdf

1、在眾多的半導(dǎo)體光催化劑中,二氧化鈦(TiO2)因其光催化活性高、穩(wěn)定性好而在水處理領(lǐng)域倍受關(guān)注。針對目前粉末催化劑存在難以有效分離,光能利用率低,催化劑易于凝聚等缺點,本研究首先用一步水熱法合成出單分散性的磁性ZnFe2O4空心球,然后將其與TiO2相結(jié)合,組裝成磁載TiO2光催化劑,通過對樣品進行摻雜改性,制備出了易于固液分離的、可見光響應(yīng)TiO2空心球光催化劑,研究了紫外和可見光條件下,催化劑對羅丹明B和苯酚的光催化降解性能。本論文

2、主要研究內(nèi)容如下:
　　 1.首先用水熱法合成了尖晶石結(jié)構(gòu)的ZnFe2O4空心球,利用其為模板采用溶膠-凝膠法合成了易于磁性固液分離的TiO2/ZnFe2O4雙殼層空心球光催化劑。采用SEM、TEM、FT-IR、XRD等技術(shù)研究了顆粒形態(tài)及晶相組成。結(jié)果表明:制得的ZnFe2O4空心球粒徑均勻,分散性良好,粒徑大小為500nm,該方法所需溫度低,操作簡單,且重復(fù)性好,與P25相比,復(fù)合體系的催化效率有所下降,但可以通過改變包覆層

3、TiO2的厚度來調(diào)節(jié)光催化劑的催化能力。
　　 2.以ZnFe2O4空心球為磁性載體,SiO2為隔離層采用溶膠.凝膠法成功地制備了核殼結(jié)構(gòu)TiO2/SiO2/ZnFe2O4空心球光催化劑。利用XRD、SEM、TEM和FT-IR等技術(shù)對其結(jié)構(gòu)、形貌和表面性質(zhì)進行了表征。研究了SiO2隔離層厚度和TiO2包覆層厚度對光催化劑性能的影響以及紫外光下催化劑對羅丹明B的降解性能。結(jié)果表明,引入SiO2惰性隔離層可以有效阻止ZnFe2O4對

4、TiO2光催化性能的不利影響,隨著SiO2隔離層厚度和TiO2包覆層厚度增加,樣品的光催化活性增強,TiO2/SiO2/ZnFe2O4的最佳煅燒溫度為500℃,而且復(fù)合光催化劑經(jīng)5次循環(huán)后仍可以保持較高的光催化活性。
　　 3.以硫脲為硫源、五水硝酸鉍為鉍源,采用溶膠-凝膠法合成了硫單摻的和鉍、硫共摻的TiO2/SiO2/ZnFe2O4。利用XRD、SEM、UV-Vis等技術(shù)對其進行了表征。研究了摻雜量和煅燒溫度對光催化劑活性的