具有光熱協(xié)同作用的納米TiO2及Pt-TiO2復(fù)合光催化劑的制備和氣相光催化性能.pdf

1、納米TiO2作為一種廉價、無毒、高效光催化納米材料是最有應(yīng)用前景的環(huán)境凈化材料之一,廣泛用于水污染物的光催化凈化。但當用TiO2作為光催化劑用于揮發(fā)性有機化合物(VOC)的催化凈化時,在光催化氧化降解過程中,有許多難降解的中間產(chǎn)物吸附在光催化劑表面,使其快速失活。因此如何提高其光催化穩(wěn)定性,并進一步提高其光催化效率仍然是現(xiàn)階段光催化領(lǐng)域最重要的任務(wù)之一。本文制備了納米Ti02及Pt/TiO2復(fù)合光催化劑,采用XRD、拉曼光譜、BET、T

2、EM、紫外可見吸收和光電流等測試手段對其進行了分析和表征,研究了在光催化、熱催化及光熱共同催化作用條件下,這些催化劑對VOC的催化降解性能,其主要研究內(nèi)容及結(jié)論如下:
　　 1、采用高能球磨和高溫煅燒對納米TiO2(P25)進行處理,結(jié)果表明,處理后的納米TiO2催化劑對染料溶液光催化降解和對苯氣相光催化降解:光催化活性都有很大的提高。研究發(fā)現(xiàn),高能球磨和高溫煅燒處理使納米TiO2的結(jié)構(gòu)發(fā)生重組,形成了更多的金紅石/銳鈦礦異質(zhì)結(jié)

3、,提高了光生電子和空穴的分離效率,從而提高了其光催化活性。
　　 2、采用氣相光催化還原法制備了納米:Pt/ZiO2復(fù)合光催化劑,研究了在光催化、熱催化及光熱共同催化作用條件下,該復(fù)合催化劑對苯、甲苯、丙酮等有機污染物的氣相催化降解性能,發(fā)現(xiàn)在光熱共同催化作用條件下,納米Pt/TiO2復(fù)合光催化劑的催化效率不僅遠高于單純的光催化和熱催化效率之和,也遠高于TiO2的光熱協(xié)同催化效率和Pt/TiO2的熱催化效率之和,而且表現(xiàn)出優(yōu)良的

4、光催化穩(wěn)定性。這些結(jié)果表明,納米Pt/TiO2復(fù)合光催化劑在催化過程中存在光熱協(xié)同作用。研究表明,納米Pt/TiO2復(fù)合光催化劑的光熱協(xié)同作用的本質(zhì)如下:1)TiO2催化劑中的晶格氧參與苯的催化氧化,而產(chǎn)生的TiOx(x＜2)被氧氣重新氧化成TiO2。光熱協(xié)同作用的本質(zhì)在于與單一的TiO2熱催化相比,在光熱催化反應(yīng)過程中TiO2的晶格氧氧化苯所需要的活化能大幅度降低,從顯著提高了催化效率。2)氧氣分子在納米Pt催化劑表面發(fā)生解離吸附形成