核殼結(jié)構(gòu)金屬氧化物的制備及其光催化性能.pdf

1、光催化降解是一種非常有效的環(huán)境污染控制手段，近年來受到廣泛的關(guān)注。但常用的半導(dǎo)體催化劑TiO2存在量子效率低、光能利用率低等缺點(diǎn)，這些因素限制了光催化技術(shù)的發(fā)展。為了提高半導(dǎo)體光催化的效率，通常采用的手段是抑制光催化劑光生載流子的復(fù)合和拓展催化劑的光響應(yīng)范圍。本論文在總結(jié)半導(dǎo)體異質(zhì)結(jié)和光催化劑研究進(jìn)展的理論基拙上，采用金屬離子自摻雜和形成半導(dǎo)體核殼結(jié)構(gòu)兩種方法，將寬禁帶半導(dǎo)體（如TiO2、SnO2）的光譜響應(yīng)范圍拓寬至可見光區(qū)，同時(shí)抑制

2、催化劑光生載流子的復(fù)合，研發(fā)具有高可見光催化性能的光催化劑。論文的主要內(nèi)容歸納如下:
　　首次以三氯化鈦（TiCl3）和鉬酸銨（(NH4)6Mo7O24）為原料，采用異質(zhì)絮凝法，制備了含有Ti3+自摻雜的核殼型半導(dǎo)體TiO2-x/MoO3復(fù)合物。研究了其作為半導(dǎo)體光催化劑對(duì)甲基橙的光降解作用。通過研究發(fā)現(xiàn)：當(dāng)Mo/Ti值為1，焙燒溫度為450℃時(shí)，TiO2結(jié)晶性能好，MoO3以非晶態(tài)包裹在外面，粒子尺寸為3～4 nm。Ti3+的摻

3、雜能夠有效降低 TiO2的禁帶寬度，擴(kuò)大光響應(yīng)范圍。同時(shí)核殼結(jié)構(gòu)可以使催化劑在光激發(fā)的過程中，光生載流子得到有效分離，明顯提高可見光催化效率。
　　首次以二氯化錫（SnCl2）和鉬酸銨（(NH4)6Mo7O24）為原料，采用異質(zhì)絮凝法，制備了含有Sn2+自摻雜的核殼型半導(dǎo)體SnO2-x/MoO3復(fù)合物，對(duì)其光催化性能和氣敏性能進(jìn)行了研究。通過表征發(fā)現(xiàn)：當(dāng)調(diào)節(jié)溶液pH值為SnO2等電點(diǎn)以下，Mo/Sn值為0.25，由于靜電吸引，帶有

4、負(fù)電荷的MoO42-離子在 Sn(OH)x膠粒的表面沉積，發(fā)生共沉淀。當(dāng)焙燒溫度為450℃時(shí)，復(fù)合物中SnO2結(jié)晶性能好，MoO3以非晶態(tài)包裹在外面，阻止納米粒子發(fā)生團(tuán)聚，粒子尺寸保持在3～5 nm。Sn元素(Sn2+、Sn4+)和Mo元素(Mo6+、Mo5+)都以兩種價(jià)態(tài)存在。復(fù)合物在可見光區(qū)有明顯吸收，催化效果好，對(duì)O2的靈敏度好。
　　首次以硝酸鎳（Ni(NO3)2）和鉬酸銨（(NH4)6Mo7O24）為原料，采用異質(zhì)絮凝法

5、，制備了具有核殼型NiO/MoO3復(fù)合物。經(jīng)過NaOH溶液溶解處理后，NiO晶體結(jié)構(gòu)為改變，MoO3殼層被溶解掉，形成了一些孔隙，結(jié)構(gòu)疏松，比表面積增大，有利于電解液進(jìn)入與活性物質(zhì)發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，電容量得到提高。通過表征發(fā)現(xiàn)該介孔材料顆粒小、結(jié)構(gòu)松散、比表面積較高、孔徑分布窄。當(dāng)調(diào)節(jié)Mo/Ni值為1、焙燒溫度為300℃時(shí)，粒子尺寸在5 nm左右，比表面積高達(dá)293.9 m2/g，孔徑分布集中在3～4 nm之間，比電容量高達(dá)1898.7 F