新型光催化劑TaON的制備及可見(jiàn)光下降解苯酚的研究.pdf

1、在半導(dǎo)體光催化劑中，TiO<,2>因其光催化活性較高、水中穩(wěn)定性好、無(wú)毒，價(jià)廉而得到廣泛研究。但TiO<,2>帶隙能量較大(E<,g>=3.2eV)，故其只能在紫外光區(qū)顯現(xiàn)出光化學(xué)活性。為了更有效地利用太陽(yáng)光，研究并開(kāi)發(fā)出在可見(jiàn)光下具有高效光催化活性的催化劑具有重要的理論意義和現(xiàn)實(shí)意義。 本論文針對(duì)傳統(tǒng)的 TiO<,2>等光催化劑禁帶能隙較寬，只能在紫外光范圍內(nèi)產(chǎn)生光催化活性的問(wèn)題，在深入分析半導(dǎo)體光催化劑光催化機(jī)理的基礎(chǔ)上，提

2、出制備一種帶隙能較低的新型光催化劑 TaON。本論文采用高溫氣固相反應(yīng)，以Ta<,2>O<,5>為原料，通過(guò)氮化反應(yīng)制備 TaON。并采用 X-射線(xiàn)衍射 (XRD) 分析、X-射線(xiàn)光電子能譜(XPS)分析、紫外-可見(jiàn)(UV-VIS)漫反射光譜分析等測(cè)試手段對(duì)所制備的光催化劑進(jìn)行了表征，重點(diǎn)考察反應(yīng)溫度、反應(yīng)時(shí)間、氨氣流量等因素對(duì)催化劑結(jié)構(gòu)及組成的影響。對(duì)不同反應(yīng)條件下所制樣品進(jìn)行XRD測(cè)試分析，結(jié)果表明：在反應(yīng)溫度為850℃，反應(yīng)時(shí)間為

3、10h，氨氣流量為100 m1/min條件下制備樣品的X-射線(xiàn)衍射峰與 TaON 的衍射峰一致；對(duì)各樣品進(jìn)行的 XPS 測(cè)試分析表明：通過(guò)氮化反應(yīng)Ta<,2>O<,5>的Ta4f<,7/2>結(jié)合能峰向結(jié)合能小的方向移動(dòng)，形成了共價(jià)性較高的Ta- N 鍵，并且，在上述反應(yīng)條件下得到了非化學(xué)計(jì)量比組成為T(mén)aO<,1.2>N<,0.8>的樣品，由此確定了催化劑的最佳制備條件。為了考察所制備催化劑的光譜響應(yīng)范圍，選取了在最佳反應(yīng)條件下制備的催化

4、劑樣品進(jìn)行了紫外-可見(jiàn)(UV- VIS)漫反射光譜測(cè)試，測(cè)試結(jié)果表明：1aON 的光譜相應(yīng)范圍可拓寬至500nm，證明TaON具有可見(jiàn)光響應(yīng)能力。 此外，在模擬太陽(yáng)光下，研究了光催化劑TaON光催化降解苯酚的催化活性，采用 4-氨基安替吡啉分光光度法測(cè)定溶液中苯酚的濃度并計(jì)算苯酚的降解率，考察了光催化反應(yīng)中催化劑用量、反應(yīng)時(shí)間、溶液pH值、催化劑制備條件、貴金屬沉積種類(lèi)及擔(dān)載量等因素對(duì)苯酚降解率的影響。結(jié)果表明，TaON在可見(jiàn)光