微納結(jié)構(gòu)TiO2基復(fù)合可見(jiàn)光催化劑的制備及光催化性能研究.pdf

1、半導(dǎo)體TiO2價(jià)廉、無(wú)毒，具有高效的光催化活性、良好的物理化學(xué)穩(wěn)定性，使其在能源、環(huán)保、新材料等方面顯示出廣闊的應(yīng)用前景。但由于TiO2本征帶隙較寬，只具有紫外光催化活性，限制了其對(duì)太陽(yáng)光的利用，因此拓展TiO2的可見(jiàn)光響應(yīng)范圍并提高其光催化效率是目前光催化領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)。目前報(bào)道改善TiO2光催化活性的方法主要包括控制形貌、元素?fù)诫s、金屬修飾、半導(dǎo)體復(fù)合等。本文首先采用水熱法對(duì)TiO2的形貌進(jìn)行調(diào)控，制備出比表面積不同的花狀、片狀的T

2、iO2微納米材料;第二，繼續(xù)對(duì)TiO2進(jìn)行非金屬元素N、F及稀土元素Er的摻雜，得到摻雜N、F后對(duì)TiO2的形貌也有所影響，并得到了(NH4)2Er5F17/TiO2復(fù)合光催化劑，其由于稀土元素Er的f電子在可見(jiàn)光的特征躍遷，成功地使復(fù)合光催化劑有了可見(jiàn)光響應(yīng)，并探索了其最佳復(fù)合比例和其可能的催化機(jī)理;第三，嘗試了用導(dǎo)電高分子聚苯胺來(lái)與所制備的不同形貌TiO2復(fù)合，并探索了最佳復(fù)合比例及其光催化機(jī)理，研究結(jié)果如下:
　　(1)以鈦

3、酸四丁酯、鈦粉為鈦源，在冰醋酸或氫氟酸為溶劑條件下，采用水熱法，160～180℃下反應(yīng)后煅燒，制備出比表面積較大的具有花狀和片狀形貌的TiO2材料，其在紫外光照射下具有比P25更高效的降解活性;制備出具有較大顆粒狀形貌的TiO2材料，其在紫外光照射下降解活性雖沒(méi)有P25的好，但其具有更完善的結(jié)晶度，較低的電子空穴復(fù)合率;在制備花狀TiO2的過(guò)程中，添加NH4F，制備出了N、F摻雜的TiO2材料，結(jié)構(gòu)由花狀變?yōu)橐?guī)整的顆粒狀。摻雜N、F元素

4、不但影響了其光催化活性，也改變了其形貌。
　　(2)通過(guò)一步水熱法制備了不同的復(fù)合比例的(NH4)2Er5F17/TiO2復(fù)合光催化劑，并根據(jù)摩爾比n(Er)/n(Ti)分別命名為ET-0.02，ET-0.04，ET-0.01，ET-0，結(jié)果表明，其降解羅丹明B的光催化活性順序?yàn)镋T-0.02＞ET-0.04＞ET-0.01＞ET-0＞P25，即當(dāng)n(Er)/n(Ti)=0.02時(shí)由于其微觀分散性較好，比表面積較大，光生電子空穴復(fù)

5、合率較低表現(xiàn)出最佳的光催化活性。
　　(3)通過(guò)一步原位聚合法合成了PANI/TiO2復(fù)合光催劑，探索其最佳復(fù)合比例，按摩爾比n(ANI)/n(TiO2)的值分別命名為P1，P0.5，P2，P3，P0.25，P0，得到降解速率順序?yàn)镻1＞P0.5＞P2＞P3＞P0.25＞P0，當(dāng)n(TiO2)/n(ANI)=1∶1時(shí)，所得的復(fù)合樣品降解RB的可見(jiàn)光催化活性最佳，當(dāng)用花狀、片狀形貌的TiO2來(lái)與PANI復(fù)合，復(fù)合光催化劑形貌不變且在