負(fù)載型和摻雜型納米TiO-,2-制備及可見光催化性能研究.pdf

1、納米TiO2光催化活性高、化學(xué)穩(wěn)定性好、無毒、光量子效率高，廣泛用作降解水中污染物的光催化劑，但它在非均相催化反應(yīng)中易團(tuán)聚、難回收以及在可見光下光催化效率低等問題，限制其工業(yè)化應(yīng)用。本論文以提高TiO2在可見光下的光催化活性且易于從反應(yīng)體系中分離為出發(fā)點(diǎn)，制備了TiO2-MWNTs復(fù)合材料以及C-TiO2和Ag/C-TiO2多孔網(wǎng)絡(luò)材料，并以在可見光下降解亞甲基藍(lán)(MB)為反應(yīng)模型，考察了材料結(jié)構(gòu)對(duì)光催化活性的影響。 以酸化后的

2、多壁碳納米管為載體，用包覆-水熱法制備了TiO2-MWNTs復(fù)合催化劑。復(fù)合催化劑中TiO2含量大約為30％，TEM、HRTEM、FTIR和XPS證明TiO2納米粒子以共價(jià)健附著在MWNTs的外壁上。MWNTs能有效抑制TiO2納米粒子團(tuán)聚和板鈦礦的形成，同時(shí)由于MWNTs的強(qiáng)吸附性造成MWNTs和TiO2表面濃度差異，MB分子更易于從MWNTs表面擴(kuò)散到TiO2表面，從而使材料的光催化活性得到顯著提高。包覆-水熱法為在溫和條件下制備T

3、iO2-MWNTs類似的復(fù)合材料提供了一種通用方法。 以雞蛋殼膜為模板，用改進(jìn)的溶膠-凝膠法制備了碳摻雜的TiO2納米多孔材料。SEM和TEM表明該材料是由直徑約為10-15nm的納米粒子構(gòu)成TiO2纖維，然后由相互交聯(lián)的纖維構(gòu)成的多孔網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，但與原模板相比，TiO2纖維和孔都有一定的收縮，而且煅燒時(shí)間越長(zhǎng)，收縮越嚴(yán)重。通過控制煅燒時(shí)間的長(zhǎng)短，可以得到摻雜量不同的C-TiO2催化劑。XPS表明樣品中的碳是以活性炭和碳氧化合物形

4、式存在的，并且形成一種復(fù)合層覆蓋在TiO2顆粒表面，提高了對(duì)反應(yīng)物的吸附性，利于電子的傳遞；而且增強(qiáng)了TiO2對(duì)400～700nm區(qū)間內(nèi)可見光的吸收，使TiO2在可見光下的光催化活性得到很大提高。 銀納米晶/碳共摻雜的TiO2納米多孔材料，具有和模板類似的結(jié)構(gòu)，有稍微的收縮現(xiàn)象，表明在TiO2結(jié)晶過程中，Ag粒子能抑制纖維的收縮。TG分析表明：在除去模板過程中，TiO2納內(nèi)米粒子能促進(jìn)雞蛋殼膜的分解，而Ag粒子起相反作用。Ag納