摻雜氧化物低維納米材料的制備及可見(jiàn)光催化性能研究.pdf

1、半導(dǎo)體光催化技術(shù)處理難降解的有機(jī)污染物是目前工業(yè)廢水治理的熱點(diǎn)之一,其中高活性光催化劑的研發(fā)是影響其實(shí)用化的關(guān)鍵。針對(duì)典型氧化物半導(dǎo)體光催化劑(ZnO、TiO2)存在的太陽(yáng)能利用率低以及光生電子.空穴復(fù)合率高的缺點(diǎn),本論文主要通過(guò)離子摻雜制備了幾種高催化活性的半導(dǎo)體低維納米材料,從而有效抑制了光生電子-空穴的復(fù)合,并拓展了其可見(jiàn)光響應(yīng)范圍。主要內(nèi)容包括:
　　 (1)采用沉淀法制備了Mn2+、Co2+單獨(dú)摻雜的ZnO光催化材料。

2、隨著Mn2+,Co2+摩爾摻雜量的增加,ZnO的光吸收邊向可見(jiàn)光方向移動(dòng)；熒光強(qiáng)度越強(qiáng),表面氧空位和缺陷濃度越高,光生電子一空穴的復(fù)合得到了有效抑制,光催化活性就越高；Mn2+,Co2+摩爾摻雜量為5％的光催化材料均具有最高的熒光強(qiáng)度,從而表現(xiàn)出最高的光催化活性。
　　 (2)采用一步水熱法制備了Sm,C,S共摻雜的多孔TiO2納米顆粒。多孔結(jié)構(gòu)使樣品的比表面積達(dá)到170m2·g-1；C元素和S元素共摻雜擴(kuò)展了TiO2在可見(jiàn)光區(qū)

3、的響應(yīng)波長(zhǎng),并提高了其對(duì)可見(jiàn)光的吸收能力；Sm3+發(fā)揮了電子捕獲劑和電子轉(zhuǎn)移的作用,抑制光生電子一空穴的復(fù)合,使TiO2在可見(jiàn)光照射下的光催化活性進(jìn)一步提高；在硫脲/鈦摩爾比為2的條件下,當(dāng)Sm3+摩爾摻雜量為1.0％時(shí),催化劑的光催化活性最高。
　　 (3)采用熱分解鈦酸鹽納米管前驅(qū)體和硫脲混合物的方法制備了C,N,S共摻雜的TiO2納米管。樣品的比表面積達(dá)到193m2·g-1,且管狀結(jié)構(gòu)是實(shí)現(xiàn)多種非金屬元素?fù)诫s的關(guān)鍵；C,N

4、,S元素共摻雜擴(kuò)展了TiO2在可見(jiàn)光區(qū)的響應(yīng)波長(zhǎng),并提高了其對(duì)可見(jiàn)光的吸收能力；當(dāng)硫脲/鈦摩爾比為6時(shí),催化劑的光催化活性最高。
　　 (4)采用熱分解鈦酸鹽納米帶前驅(qū)體和硫脲混合物的方法制備了C,N,S共摻雜的TiO2(B)介孔納米帶。適當(dāng)?shù)目捉Y(jié)構(gòu)可以增大催化劑的比表面積,并且有利于黃藥在催化劑中的擴(kuò)散；C,N,S元素共摻雜擴(kuò)展了TiO2在可見(jiàn)光區(qū)的響應(yīng)波長(zhǎng),并提高了其對(duì)可見(jiàn)光的吸收能力；當(dāng)硫脲/鈦摩爾比為3時(shí),催化劑的光催化