納米二氧化鈦光催化劑的工藝及使役行為研究.pdf

1、由于良好的化學(xué)穩(wěn)定性、無毒性、抗光腐蝕、價格低廉等優(yōu)點，TiO2被廣泛地應(yīng)用于光催化、太陽能電池、空氣和水的凈化等方面。因此，納米二氧化鈦光催化劑在環(huán)境凈化和能源開發(fā)等方面具有重要的作用和廣闊的前景。但是，TiO2的寬帶隙（銳鈦礦約為3.2eV，金紅石約為3.0eV）導(dǎo)致其只能吸收僅占太陽光的3％~5%的紫外光，極大地限制了TiO2的量子產(chǎn)率。所以，克服TiO2光催化劑的局限性，提高TiO2在可見光照射下的光催化活性具有重要的意義。

2、r>　　首先，本文在不同的熱處理條件下，如不同的氣氛、通氣時間，尤其是改變退火過程中的通氣順序（NH3/H2和H2/NH3），得到一系列納米二氧化鈦光催化劑，分別為：H-TiO2，N-TiO2，N-H-TiO2，H-N-TiO2。然后，本文從結(jié)構(gòu)、成分、光吸收及缺陷組成等方面探究了納米TiO2光催化劑之間的差異性，進(jìn)而對N摻雜和氫化的作用機(jī)理進(jìn)行了分析和討論。最后，本文研究了光催化測試過程的各個參數(shù)（催化劑的用量及苯的初始濃度等）對N-

3、H-TiO2光催化劑在實際應(yīng)用中的影響，并對N-H-TiO2進(jìn)行穩(wěn)定性測試。
　　本文首次從一個嶄新的角度研究了TiO2的制備工藝及其使役行為。與單一氣氛下退火得到的樣品（H-TiO2和N-TiO2）和先氫化后N摻雜得到的H-N-TiO2相比，先N摻雜后氫化得到的N-H-TiO2光催化劑具有最優(yōu)異的性能。在可見光照射下，100mg N-H-TiO2光催化劑在3小時內(nèi)能夠?qū)⒊跏紳舛葹?00ppm左右的苯徹底降解。N-H-TiO2和H

4、-N-TiO2之間結(jié)構(gòu)和性能的差異性來源于高溫退火過程中氨氣和氫氣通入順序的不同。N-H-TiO2的可見光催化活性高是因為其結(jié)晶度高，顆粒尺寸小，光吸收能力強(qiáng)，光生載流子的分離速率快，以及表面無序?qū)雍脱蹩瘴坏热毕菰斐傻谋砻嫖侥芰?qiáng)等因素的綜合作用。N摻雜和氫化的順序不同還會影響N摻雜的位置（間隙位或者取代位）及其濃度。另外，延長氫化時間能夠明顯提高TiO2對苯的礦化作用。N-H-TiO2具有持續(xù)的光催化活性和穩(wěn)定性，具有良好的實際應(yīng)用