TiO2新型復(fù)合催化劑的制備及性能研究.pdf

1、納米半導(dǎo)體材料具有優(yōu)異的物理化學(xué)和光學(xué)性能，在許多領(lǐng)域都有非常重要的潛在應(yīng)用價(jià)值。近年來(lái)，利用半導(dǎo)體光催化劑獨(dú)特的電子結(jié)構(gòu)，在光照下降解水和空氣中的污染物已經(jīng)成為一個(gè)研究熱點(diǎn)，有望解決日益嚴(yán)重的水污染和空氣污染問(wèn)題。其中，具有納米結(jié)構(gòu)的二氧化鈦(TiO2)因其不溶于水，無(wú)毒，氧化能力強(qiáng)，化學(xué)穩(wěn)定性好，催化活性高，便宜且容易獲得吸引了廣泛的關(guān)注。
　　本文分別利用水熱法和溶劑熱法制備了TiO2/MWCNTs和TiO2/Graphen

2、e復(fù)合催化劑，實(shí)現(xiàn)了二氧化鈦納米粒子在多壁碳納米管和石墨烯上均勻而緊密的負(fù)載。通過(guò)具有優(yōu)異物理性能和光電性能的多壁碳納米管和石墨烯的引入，實(shí)現(xiàn)了對(duì)納米二氧化鈦的復(fù)合改性，大幅提高了二氧化鈦的光催化性能。本文主要工作及研究成果如下：
　　1）利用水熱法在180℃的反應(yīng)溫度下成功的制備了TiO2/MWCNTs復(fù)合催化劑，實(shí)現(xiàn)了二氧化鈦納米粒子在多壁碳納米管上均勻而緊密的負(fù)載。通過(guò)一系列技術(shù)表征發(fā)現(xiàn)，TiO2/MWCNTs復(fù)合催化劑中的

3、二氧化鈦主要是銳鈦礦相，同時(shí)還有少量的無(wú)定型鈦，晶粒大小均勻，直徑約為8 nm。二氧化鈦納米粒子通過(guò)Ti-O-C化學(xué)鍵與碳納米管相互作用，強(qiáng)烈的相互作用使得二氧化鈦的光響應(yīng)范圍紅移了將近100 nm。與純二氧化鈦相比，在模擬太陽(yáng)光照射下，TiO2/MWCNTs復(fù)合光催化劑降解羅丹明B的速率提升了8.7倍。
　　2）分別在150℃和160℃的反應(yīng)溫度下利用水熱法制備了TiO2/MWCNTs復(fù)合催化劑，探索水熱溫度對(duì)二氧化鈦納米粒子形

4、貌、粒徑大小以及晶型的影響，同時(shí)還研究了水熱溫度對(duì) TiO2/MWCNTs復(fù)合催化劑光催化性能的影響。通過(guò)研究發(fā)現(xiàn)，150℃時(shí)只能得到無(wú)定型鈦，不能得到納米晶粒；180℃下得到的二氧化鈦晶粒尺寸最大，晶體結(jié)構(gòu)發(fā)展的也最完善。同時(shí)我們還研究了熱處理對(duì)二氧化鈦晶體結(jié)構(gòu)和TiO2/MWCNTs催化性能的影響。在400℃和500℃下分別退火一小時(shí)后，二氧化鈦的晶體結(jié)構(gòu)得到進(jìn)一步完善，光催化性能也得到進(jìn)一步提高。
　　3）分別在150℃、1