一步法制備金屬摻雜TiO-,2-中空微球及其光催化性能研究.pdf

1、TiO2以良好的光電性能和光化學(xué)穩(wěn)定性,使其在光電轉(zhuǎn)換,太陽能利用及光催化降解環(huán)境污染物等方面具有廣闊的應(yīng)用前景。但是由于TiO2禁帶較寬,只能被高能的紫外光激發(fā),為了使TiO2的光響應(yīng)區(qū)間向可見光方向擴(kuò)展,提高光催化效率,人們嘗試了多種改性方法,其中過渡金屬離子摻雜是提高光催化效率的一種重要手段。由于中空微球結(jié)構(gòu)本身具有低密度、比表面積大等性質(zhì),在摻雜后會(huì)表現(xiàn)出一些獨(dú)特的性能,因此,對于制備可見光響應(yīng)的金屬離子摻雜TiO2中空微球及其

2、光催化性能的研究引起了學(xué)者們的廣泛關(guān)注。
　　 本論文采用一步法制備金屬離子摻雜TiO2中空微球,該制備方法與傳統(tǒng)的模板法不同,是以帶正電的聚苯乙烯微球作為模板,水溶性過氧化鈦配合物(peroxo-titanium complex,PTC)作為前驅(qū)體,無需加入表面活性劑,利用模板所帶的正電荷與前驅(qū)體所帶的負(fù)電荷,正負(fù)電荷相互吸引一步合成二氧化鈦中空微球,并對其進(jìn)行Fe3+和V5+的摻雜,進(jìn)行可見光下光催化性能的研究。
　　

3、 首先研究了TiO2中空微球的合成方法,通過XRD的表征確定了一步法合成工藝中PTC的組成及最佳反應(yīng)時(shí)間,得出在最佳條件下合成的TiO2微球?yàn)榧冧J鈦礦相晶型;利用SEM、TEM、FT-IR的表征,確定合成的銳鈦礦相二氧化鈦微球確實(shí)為中空結(jié)構(gòu)。
　　 利用一步法分別制備了不同濃度的Fe3+和V5+摻雜的TiO2中空微球,通過XRD、SEM和TEM的表征,確定分別摻雜了Fe3+和V5+的TiO2中空微球均以銳鈦礦相存在,且具有良好

4、的中空結(jié)構(gòu)。紫外可見漫反射光譜表明不同濃度的Fe3+和V5+的摻雜會(huì)不同程度的促使TiO2中空微球的吸收波長向可見光區(qū)域拓展,通過在可見光下對甲基藍(lán)溶液的光催化實(shí)驗(yàn),確定了Fe3+和V5+的最佳摻雜濃度,分別是0.75％和1％,當(dāng)摻雜最佳濃度時(shí),摻雜的TiO2中空微球可以在可見光下表現(xiàn)出最好的光催化活性,并分別研究了光催化機(jī)理。
　　 采用一步法和傳統(tǒng)模板法分別制備了摻雜1％釩的TiO2中空微球,通過比較,一步法制得的TiO2中