CNTs-CdS-TiO2復(fù)合催化劑制備及光催化性能研究.pdf

1、隨著經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，環(huán)境污染日趨嚴(yán)重，利用TiO2進(jìn)行環(huán)境凈化越來(lái)越引起人們的關(guān)注，TiO2的禁帶寬度為3.2 eV，僅對(duì)波長(zhǎng)小于387 nm的紫外光有響應(yīng)，但是紫外光僅占太陽(yáng)光的4％，單純的TiO2在太陽(yáng)光下的光催化效率較低。CdS的禁帶寬度為2.42 eV，光響應(yīng)范圍在可見光，當(dāng)一定能量的光照射時(shí)，CdS導(dǎo)帶上的電子更容易躍遷到TiO2的導(dǎo)帶上，相應(yīng)的在CdS的價(jià)帶上產(chǎn)生光生空穴，可以提高光生電子和光生空穴的分離效率；CNTs具有大

2、的比表面積和優(yōu)良的電子傳輸性能，TiO2導(dǎo)帶上電子可以通過(guò)CNTs發(fā)生轉(zhuǎn)移，降低光生電子和光生空穴的復(fù)合幾率。本文采用CdS、CNTs共摻雜TiO2制備復(fù)合催化劑，研究復(fù)合催化劑在可見光下的光催化性能。
　　本文采用溶膠凝膠法制備了 TiO2、CdS-TiO2、CNTs-TiO2、CNTs-CdS-TiO2光催化劑。采用X射線衍射儀(XRD)、透射電子顯微鏡(HRTEM)、掃描電子顯微鏡(SEM)對(duì)制備樣品的晶型和微觀形貌表征；采

3、用紫外-可見分光光度計(jì)(UV-vis)、電化學(xué)工作站測(cè)定了樣品的光電性能；以鎢燈為模擬光源，測(cè)試了樣品在可見光下對(duì)亞甲基藍(lán)的降解性能，得到如下結(jié)論：
　　(1)在本實(shí)驗(yàn)條件下，采用溶膠凝膠法制備TiO2最佳試劑含量是5 mL鈦酸四丁酯、4 mL去離子水、40 mL無(wú)水乙醇、1.5 mL濃鹽酸、0.3 g聚乙二醇、1.5 mL乙酰丙酮；500℃退火后的TiO2光催化劑結(jié)晶度最高，顆粒分布均勻；在可見光下對(duì)亞甲基藍(lán)的降解實(shí)驗(yàn)表明，在濃

4、度為5 mg/L的25 mL亞甲基藍(lán)溶液中，TiO2含量為0.15 g時(shí)對(duì)亞甲基藍(lán)的降解率(3 h)為5%。
　　(2)采用溶膠凝膠法制備了不同CdS摻雜量的CdS-TiO2光催化劑。結(jié)果表明，TiO2為銳鈦礦相，CdS為六方晶相，且CdS的摻入能促進(jìn)TiO2晶型的生長(zhǎng)；當(dāng)CdS的摻雜量為5%時(shí)(摩爾比)，CdS-TiO2光催化劑顆粒細(xì)小且分散均勻，比表面最大；紅移現(xiàn)象最明顯；光電流強(qiáng)度最大，為0.16 mA/cm2；在可見光下對(duì)

5、亞甲基藍(lán)的降解率(3 h)為50%。
　　(3)采用溶膠凝膠法制備了不同CNTs摻雜量的CNTs-TiO2光催化劑。結(jié)果表明，當(dāng)CNTs的摻雜量為0.3%時(shí)(摩爾比)，紅移現(xiàn)象最明顯，光電流強(qiáng)度最大，為0.20 mA/cm2；在可見光下對(duì)亞甲基藍(lán)的降解率(3 h)為40%。
　　(4)采用溶膠凝膠法制備了0.3%CNTs-5%CdS-TiO2光催化劑。結(jié)果表明，CNTs的摻入可以促進(jìn)TiO2和CdS晶型的生長(zhǎng)；CdS與TiO