銦改性納米二氧化鈦的制備及其光催化性能研究.pdf

1、二氧化鈦(TiO2)納米材料光催化性能研究一直受到國內(nèi)外學(xué)者的重視。其中光催化處理有機(jī)污染物是相關(guān)研究的熱點(diǎn)之一。目前，如何開發(fā)高性能的TiO2催化劑并用于工業(yè)和環(huán)境污染的治理方面，仍處在不斷的探索中。
　　本論文以金屬離子摻雜、金屬-非金屬離子協(xié)同摻雜對TiO2進(jìn)行了改性，并對其光催化性能進(jìn)行了研究。
　　首先，采用溶膠凝膠法制備了銦金屬(In)離子改性的納米TiO2。以鈦酸正丁酯為鈦源，In(NO3)3·4.5H2O為銦

2、離子摻雜前驅(qū)體，通過SEM、TEM、BET等手段進(jìn)行了表征和測試，結(jié)果表明:In改性的納米TiO2具有介孔結(jié)構(gòu)，呈均一的球狀顆粒，粒徑小于20nm。其中，2％In-TiO2顆粒的比表面積122.703 m2/g，相比純納米TiO2顆粒表面積(90.718m2/g)提高了35.26％。通過XPS、XRD表征，結(jié)果表明:In3+已經(jīng)摻入納米TiO2的晶格中，改變了Ti的電負(fù)性，并形成了In-O-Ti的高結(jié)合能體系。
　　其次，在單一I

3、n摻雜的基礎(chǔ)上，進(jìn)一步對納米TiO2進(jìn)行In-N和In-C協(xié)同摻雜。以三聚氰胺為氮離子摻雜前驅(qū)體，制備了In-N共摻雜的復(fù)合納米TiO2;以葡萄糖為碳源，以P25為原料制備了In-C共摻雜的復(fù)合納米TiO2。通過XPS、XRD進(jìn)行了表征，結(jié)果表明:N、C離子均勻分散在TiO2的晶格中，沒有造成TiO2的晶格變形。通過UV-Vis測試結(jié)果表明:適量金屬In離子與非金屬N、C離子的協(xié)同摻雜可以提高TiO2對可見光的吸收轉(zhuǎn)化能力。
　　

4、最后，將三組改性復(fù)合催化劑分別用于光催化實(shí)驗(yàn)中，以亞甲基藍(lán)(MB)、活性紅(RR4)模擬有機(jī)染料污染物進(jìn)行光催化降解實(shí)驗(yàn)，探索了其光催化性能和最佳生產(chǎn)工藝。光催化實(shí)驗(yàn)表明，單摻雜和共摻雜能有效降低TiO2的禁帶寬度，增加電子空穴對的數(shù)量，降低光電子空穴的閾值，使催化劑具備更大的吸附能力和光催化降解能力。其中三組復(fù)合催化劑改性優(yōu)化后的最佳濃度比分別為2％In-TiO2、0.7％In/N-TiO2、15％In/C-P25，其光催化降解率分別