TiO2復(fù)合光催化劑的合成及其性能研究.pdf

1、光催化劑可以在光的作用下將有機(jī)物分解，而自身不發(fā)生變化。常見的光催化劑有二氧化鈦，氧化鋅，硫化鎘。TiO2因其無毒，價(jià)廉，化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定，氧化能力強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)被廣泛使用和研究。相比于單相TiO2，負(fù)載型及摻雜型光催化劑可以有效提高光催化劑的適用范圍，光催化活性等，已經(jīng)逐漸成為光催化材料發(fā)展的主流方向。本文以TiO2復(fù)合光催化劑為研究目標(biāo)，通過負(fù)載Fe3O4和Graphene來提高TiO2的催化能力，擴(kuò)大TiO2的使用范圍。對(duì)Fe3O4@TiO

2、2磁性光催化劑和Graphene@TiO2復(fù)合催化劑進(jìn)行各種物理性質(zhì)表征，催化性能研究。從晶體學(xué)角度深入剖析實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，解釋不同形貌，尺寸與光催化活性的關(guān)系。
　　 文章設(shè)計(jì)和發(fā)展了用磁性顆粒Fe3O4負(fù)載TiO2納米顆粒的新實(shí)驗(yàn)方案。通過簡單溫和的浸漬方法將單獨(dú)制備的Fe3O4磁性顆粒和TiO2納米晶（球狀/棒狀）結(jié)合，獲得具有核-殼結(jié)構(gòu)的磁性光催化劑。通過磁性光催化劑對(duì)6種不同有機(jī)物的降解實(shí)驗(yàn)研究其催化活性。實(shí)驗(yàn)結(jié)果發(fā)現(xiàn)，負(fù)載

3、棒狀TiO2的磁性光催化劑具有更高的反應(yīng)速率和降解率。通過XRD、TEM、HRTEM等現(xiàn)代化表征手段對(duì)樣品的形貌，結(jié)晶度等進(jìn)行表征，根據(jù)TiO2納米晶的不同形貌（球狀/棒狀）分別構(gòu)建相應(yīng)的晶體模型，提出不同形貌TiO2納米晶具有不同表面的理論來合理解釋實(shí)驗(yàn)中存在的差異。通過多次降解苯酚的實(shí)驗(yàn)研究磁性光催化劑的重復(fù)利用的能力。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，F(xiàn)e3O4@TiO2磁性催化劑具有良好的穩(wěn)定性，并且可回收利用。本文同時(shí)在Fe3O4和鈦源量相同的條

4、件，采用溶膠凝膠法，水熱法和機(jī)械攪拌法合成磁性光催化劑。通過對(duì)苯酚，亞甲基藍(lán)等6種有機(jī)物的降解實(shí)驗(yàn)考察尺寸對(duì)光催化影響。通過實(shí)驗(yàn)結(jié)果我們得出，采用直接浸漬法獲得磁性催化劑效果最好。
　　 石墨烯超強(qiáng)的導(dǎo)電能力可以有效防止TiO2產(chǎn)生的空穴和電子對(duì)快速復(fù)合。本課題采用簡單溫和的浸漬手段，將球狀和棒狀兩種形貌的TiO2納米晶與石墨烯復(fù)合。從XRD，紫外和拉曼的表征結(jié)果出發(fā)，在理論上研究石墨烯加入對(duì)TiO2光催化活性的影響。通過對(duì)亞甲