富勒醇-二氧化鈦納米復合材料制備及光催化性能的研究.pdf

1、隨著現(xiàn)代工業(yè)的飛速發(fā)展,工業(yè)生產(chǎn)過程中使用的大量有機試劑以及反應后的副產(chǎn)物排放導致了日常生活中各種各樣的污染。其中,印染工業(yè)中排放的染料給環(huán)境造成了污染巨大。因為印染行業(yè)導致的有機染料具有生物毒性大、抗氧化性強、組分復雜、生物降解難等特點,不僅給工業(yè)廢水的處理帶來了很大的麻煩,而且也給我們?nèi)粘Ｉ顜砹藝乐匚廴?嚴重的危害到了人類的身體健康。因而如何有效的降解有機廢水已經(jīng)成為全球研究學者共同面臨的重大問題。
　　一般的污水處理技術

2、都具有技術條件要求高,設備成本高、處理周期長,降解不徹底等缺點。因為太陽中的光子能夠為光催化氧化技術中所需的能量供能,有機物徹底可以在光的條件下徹底被氧化成對環(huán)境無危害的H2O和CO2,所以近年來越來越受科學家們的關注。目前已研究過的光催化劑包括TiO2、CdS、Fe2O3、WO3、ZnO、ZnS、SnO2等,其中TiO2和CdS催化能力最為突出,但是在光照條件下CdS結構會發(fā)生改變,喪失催化活性,所以研究的相對較少。相反,二氧化鈦因具

3、備催化活性高、穩(wěn)定性好、成本低以及可重復使用等優(yōu)點,是目前為止研究最多也最有可能產(chǎn)業(yè)化的光催化材料。然而,二氧化鈦只能吸收利用太陽光中的紫外光,這就導致其對太陽光的利用率很低。因此,對二氧化鈦進行摻雜改性,提高其在可見光的響應,是光催化領域研究的重大課題。
　　富勒烯(C60)因具有價格低廉、比表面積高,穩(wěn)定性好以及優(yōu)異的電子傳輸性質等優(yōu)點被廣泛的應用于催化劑的載體研究。所以將C60與TiO2復合后,C60可以吸收并轉移 TiO2

4、中的電子,從而阻止了TiO2中空穴和電子的再復合,提高 TiO2在可見光的催化活性。
　　本文提出了水熱法和紫外光輔助法兩種方法制備C60和TiO2的復合物,并對兩種方法在制備工藝和催化活性上進行了比較。在將C60和 TiO2復合之前,首先將C60氧化成富勒醇(PHF),并對PHF的一些物理化學參數(shù)進行了表征。然后分別對水熱法和紫外光輔助法制備出的復合物進行了測試分析,分析手段主要包括透射電子顯微鏡(TEM)、差熱-熱重分析(DT

5、A)、X射線衍射(XRD)、紅外光譜(FTIR)、紫外可見光譜(UV)、電化學阻抗等分析(EIS)。本文重點介紹并討論了紫外光輔助方法,分析發(fā)現(xiàn),紫外光輔助法制備出的復合物尺寸在30-40nm左右,且富勒醇和 TiO2之間靠著很強的化學作用力(Ti-O-C)結合。另外,還探討了紫外光輔助法制備過程中的溶劑和紫外光照時間對復合物光催化性能的影響。最后,對這兩種方法的光催化活性進行了比較,結果發(fā)現(xiàn)水熱法和紫外光輔助法制備的復合物2h內(nèi)降解羅