氮摻雜混晶二氧化鈦的制備及可見光光催化性能的研究.pdf

1、二氧化鈦的能隙為3.2eV,只會吸收自然界中約5％的紫外光發(fā)生光催化作用,而對占有太陽光中很大部分的可見光(45%)卻無法有效利用,這嚴(yán)重阻遏了其工業(yè)應(yīng)用。所以,為了拓展二氧化鈦光響應(yīng)范圍,使其在可見光下能降解工業(yè)廢水,具有很深遠(yuǎn)的意義。
　　 本文以四氯化鈦為鈦源,先采用溶膠一凝膠法制備出銳鈦礦-板鈦礦混晶二氧化鈦,再以N,N-二甲基甲酰胺為氮源,利用水熱法制備摻雜氮原子的銳鈦礦-金紅石-板鈦礦三相混晶納米二氧化鈦(N-TiO

2、2),并以X射線粉末衍射儀(XRD)、X光電子能譜(XPS)、透射電子顯微鏡(TEM)、紫外-可見分光光度計等表征手段,研究了光催化劑的結(jié)構(gòu)和可見光光催化性能。
　　 實驗結(jié)果表明:(1)采用溶膠-凝膠法制備混晶納米二氧化鈦的最佳條件為:TiCl4:HC1摩爾比為1:4,H2O:C3H8O體積比為1:2,以PEG-20000為表面活性劑,在80℃下溶膠-凝膠化反應(yīng)15h,即可得到粒徑細(xì)小、分布均勻的混晶二氧化鈦。然后采用水熱法制

3、備摻雜氮元素的混晶納米二氧化鈦,最佳條件為:H2O:DMF的體積比1:14,120℃下水熱反應(yīng)12h即可得到光催化性能優(yōu)良的N-TiO2。
　　 (2)以亞甲基藍(lán)為光降解模型,當(dāng)加入未摻雜氮原子的混晶二氧化鈦和商用P25時,其可見光降解率分別為5%和9%,而N-TiO2的可見光光催化降解率達(dá)到90%。由XRD和XPS分析表明,混晶二氧化鈦中晶型的含量以及N-TiO2中氮原子濃度對可見光光催化性能影響巨大,這一方面歸結(jié)于二氧化鈦的