可見光響應(yīng)型TiO2納米材料的制備和光催化性能的研究.pdf

1、二氧化鈦納米材料做為一種新型光催化材料，在光催化降解污水方面具有廣闊的發(fā)展前景。本文制備了磁性核殼結(jié)構(gòu)的Fe3O4/TiO2納米材料和二氧化鈦納米管陣列(TiO2nanotubes，簡(jiǎn)稱TiNT)作為光催化的基礎(chǔ)材料進(jìn)行光催化，解決了TiO2納米材料難回收利用的問題;此外還對(duì)二氧化鈦納米管的管壁進(jìn)行了金屬納米材料的修飾，或與其他窄帶隙的半導(dǎo)體材料復(fù)合，使光催化劑的光響應(yīng)范圍拓寬至可見光區(qū)，提高了在可見光區(qū)的光催化效率。本論文主要內(nèi)容如下

2、:
　　(1)核-殼型Fe3O4/TiO2光催化劑的制備、表征和應(yīng)用:采用還原沉淀法制備Fe3O4(10～20 nm)納米粒子磁核，并通過均勻沉淀法在Fe3O4納米粒子外層包裹TiO2，獲得了核-殼型Fe3O4/TiO2納米粒子(60～70 nm)，再利用兩步光還原法在Fe3O4/TiO2上修飾Pt納米粒子(Pt nanoparticles，簡(jiǎn)稱PtNPs)，獲得的復(fù)合納米材料可由外加磁場(chǎng)進(jìn)行快速收集。通過TEM、EDS、XRD、

3、FT-IR等手段對(duì)制備的催化劑進(jìn)行表征。本實(shí)驗(yàn)中，我們分別研究了紫外光和可見光條件下，該復(fù)合納米材料作為催化劑對(duì)常見染料AO7的降解能力，分析了不同Pt修飾量對(duì)光催化降解AO7的影響，得到了如下結(jié)論:Fe3O4/TiO2/215Pt型光催化劑具有較好的光催化活性，紫外光條件下，50 min后AO7全部降解，催化效率是TiO2的2.0倍;在可見光條件下，60 min后AO7降解59.0％，催化效率是TiO2的2.4倍。
　　(2)

4、TiNT的制備和選擇:用陽極氧化法在兩種不同的電解液中（A和B）制備了TiNT，其中TiNT-B更適合光催化應(yīng)用（直徑約為130～150nm，壁厚約8 nm，管長(zhǎng)約為1.4μm）。通過光催化降解AO7，可知TiNT在紫外光條件下是一種效果良好的光催化劑?？疾炝斯鈴?qiáng)對(duì)催化效率的影響，發(fā)現(xiàn)在I=31 mW/cm2時(shí)的光能利用率最高。
　　(3) TiNT的修飾改性和光催化應(yīng)用:采用化學(xué)還原法在TiNT上修飾AgNPs，用連續(xù)化學(xué)浴沉積

5、法在TiNT上修飾CdS，并制備Ag/CdS/TiNT和Pt/CdS/TiNT復(fù)合催化劑。用SEM、XPS、DRS和XRD的方法對(duì)催化劑進(jìn)行表征，通過考察CdS組裝層數(shù)和退火溫度對(duì)復(fù)合納米管晶型以及光催化效果的影響，獲得最佳制備條件:組裝5層CdS，200℃條件下退火1小時(shí)。對(duì)Pt NPs的修飾濃度的考察結(jié)果顯示:215Pt/5CdS/TiNT在可見光下的催化效率是未修飾時(shí)的2.9倍，并且Pt金屬納米粒子的修飾對(duì)防止CdS光腐蝕起到了一