納米TiO2材料制備及其光催化性能研究.pdf

1、TiO2納米材料已經(jīng)成為能源領(lǐng)域中一個(gè)重要的功能材料,尤其是在環(huán)境修復(fù)、太陽能轉(zhuǎn)換、太陽能燃料產(chǎn)品方面。TiO2材料的制備方法有很多種,本文主要采用化學(xué)腐蝕法制備TiO2材料,并通過在反應(yīng)過程中添加不同的陰離子對產(chǎn)物的形貌和晶型進(jìn)行控制。同時(shí),通過鹵族元素?fù)诫s對TiO2進(jìn)行改性處理,提高其光催化性能。
　　本文中,一種具有多孔六棱柱形貌的銳鈦礦型TiO2通過中間產(chǎn)物(NH4)0.3TiO1.1F2.1經(jīng)熱處理后得到。中間產(chǎn)物(NH

2、4)0.3TiO1.1F2.1是通過化學(xué)腐蝕法以Ti-Cu非晶合金為鈦源,濃HNO3為腐蝕液,同時(shí)添加一定濃度的NaF制備的。通過對材料進(jìn)行SEM、HR-TEM、XRD、FTIR等表征探究產(chǎn)物形成的過程,六棱柱形貌形成的原因,及產(chǎn)物熱處理前后晶相的變化。研究表明在硝酸腐蝕體系中NaF添加量為0.1 mol/L時(shí)所得產(chǎn)物為六棱柱狀(NH4)0.3TiO1.1F2.1,在550℃下燒結(jié)1 h后得到具有多孔六棱柱形貌的銳鈦礦型TiO2。同時(shí)通

3、過測試其在氙燈光源照射下降解羅丹明 B的能力來表征其光催化性能。研究表明,具有多孔六棱柱形貌的銳鈦礦型TiO2具有優(yōu)異的光催化性能,其在100 min可將10 mL濃度為10 mg/L的羅丹明B溶液降解完全。
　　本文還對浸泡處理或原位摻雜處理后的金紅石型TiO2的性能做了探究。通過對材料進(jìn)行SEM、XRD、EDS等表征探究其處理前后表面形貌及晶型的變化。通過光催化降解羅丹明B實(shí)驗(yàn)表征修飾后TiO2光催化性能的改變。研究表明, T

4、i-Cu非晶合金在65 wt.％硝酸溶液中腐蝕得到納米花分層結(jié)構(gòu)的金紅石型TiO2,且經(jīng)含有鹵族元素的溶液浸泡或原位摻雜處理后所得到的 TiO2的晶型不變,晶粒粒度均變細(xì),其中原位摻雜處理效果更加明顯。經(jīng)過HBr或HCl浸泡處理的TiO2的光催化活性稍有改善,但是改善效果不明顯;而經(jīng)Br和Cl元素原位摻雜處理的TiO2的光催化活性明顯提高,效果顯著。不同濃度的NaBr摻雜處理TiO2, NaBr濃度越大,得到產(chǎn)物的晶粒粒度越細(xì),光催化活