微波輔助制備改性納米TiO2及其光催化性能研究.pdf

1、納米TiO2光催化技術(shù)因其能源清潔、反應(yīng)緩和、可持續(xù)性高及二次污染小等特點，近年來在降解有機污染物方面獲得了較大的發(fā)展。但由于納米TiO2的能帶間隙較寬（3.23eV），無法利用太陽光等光源釋放的可見光能量。且納米粉體自身容易團聚，在反應(yīng)中轉(zhuǎn)移電子的效率較低，嚴重地制約了其實際應(yīng)用能力。為了提高TiO2的可見光響應(yīng)度，使其獲得更寬的吸收帶邊和更低的躍遷能級，根據(jù)金屬元素獨特的電子結(jié)構(gòu)以及對光的吸收能力，本文選取了Ce、Fe、Cu三種金屬

2、元素為摻雜源，利用微波輔助Ti(SO4)2水解的方法制備出摻雜TiO2納米粉，并對其空間結(jié)構(gòu)進行改性處理，獲得了高孔隙率的摻雜TiO2微粉，通過降解甲醛試驗測試其光催化性能。論文主要研究內(nèi)容及結(jié)果如下：
　　首先，根據(jù)微波輔助水解法制備TiO2納米粉的特點，分別選擇了溶液pH（A）、微波功率（B）及煅燒溫度（C）為因素，設(shè)計了正交試驗，通過極差分析可知三個因素的影響顯著性由大到小為：溶液pH＞微波功率＞煅燒溫度，并獲得了試驗最佳制

3、備條件：A1B2C3。在此基礎(chǔ)上，分別制備了Ce、Fe、Cu三種元素不同摻雜量的TiO2納米粉，通過光催化性能測試得知：三種元素對TiO2光催化效果的影響由大到小的順序依次是：Ce＞Fe＞Cu，Ce、Fe、Cu最佳摻雜量分別為1.5％、2.5%、2.0%。X-射線衍射分析（XRD）、紫外-可見漫反射(UV-Vis)分析表明，摻雜離子對TiO2的結(jié)構(gòu)沒有明顯影響，但卻拓寬了其可見光吸收范圍，使吸收邊紅移至可見光區(qū)域，同時有效抑制了晶粒長大

4、，阻礙了銳鈦礦相向金紅石相的轉(zhuǎn)變。
　　其次，納米粉體具有較大表面能，極易團聚，為避免團聚影響納米TiO2的光催化性能，采用微波水熱法對其空間結(jié)構(gòu)進行改性，制備了高孔隙率的摻雜納米TiO2微粉。樣品經(jīng)掃描電子顯微鏡（SEM）、氮吸附（BET）表征發(fā)現(xiàn)，所制備的微粉具有較高的孔隙率，平均孔徑為153.4nm，比表面積可達到154.9m2/g。所制備的高孔隙率摻雜TiO2微粉在低濃度甲醛溶液中表現(xiàn)出良好的可見光催化性能。最后，選用石膏