負(fù)載及摻雜型二氧化鈦光催化劑的研究.pdf

1、隨著能源和環(huán)境問(wèn)題的日益凸顯，尋找新能源的任務(wù)已經(jīng)十分緊迫。將太陽(yáng)能直接轉(zhuǎn)化為化學(xué)能一直是人們研究的熱點(diǎn)。倘若能有效的利用太陽(yáng)光中各個(gè)波段的能量，人類暫時(shí)將不會(huì)再受能源短缺的困擾，因此，尋找合適的光催化劑以實(shí)現(xiàn)對(duì)太陽(yáng)光的有效利用，始終是科學(xué)界研究的熱點(diǎn)。目前較為常見(jiàn)的光催化劑以半導(dǎo)體材料為主，其中TiO<,2>以其優(yōu)良的自身性能在該領(lǐng)域中備受關(guān)注。然而，TiO<,2>由于禁帶寬度較大，無(wú)法被可見(jiàn)光所激發(fā)，必須加以改性才能利用占太陽(yáng)能總能

2、量43％的可見(jiàn)光。 本論文就是以提高TiO<,2>對(duì)可見(jiàn)光的響應(yīng)為目的而展開(kāi)的，文中主要介紹了負(fù)載和摻雜兩種方式。通常，由于光生載流子與光生活性中心的復(fù)合，光催化劑能夠被利用的僅是其表面的能帶。通過(guò)將TiO<,2>負(fù)載到比表面積較大的孔性材料中，可以有效地提高單位質(zhì)量催化劑的利用效率。本文考察了不同孔徑的載體對(duì)光催化劑禁帶寬度的影響，通過(guò)對(duì)負(fù)載前后樣品光吸收性能的對(duì)比，發(fā)現(xiàn)負(fù)載過(guò)程可以增加TiO<,2>的禁帶寬度，使其吸收邊帶藍(lán)

3、移，而使得TiO<,2>吸收邊帶藍(lán)移的程度由大到小依次為MCM-41>SBA-15>ZSM-5。由于負(fù)載并未能提高TiO<,2>對(duì)可見(jiàn)光的響應(yīng)能力，本文繼續(xù)嘗試了氮摻雜的改性方法。傳統(tǒng)的氮摻雜方法對(duì)實(shí)驗(yàn)條件的要求較高，本文希望能夠在較為溫和的條件下實(shí)現(xiàn)氮的摻雜。在具體的實(shí)驗(yàn)中，嘗試了兩種不同的摻雜方法：首次使用了濃硝酸作鈦源前體的溶解劑，極大的縮短了摻雜過(guò)程的時(shí)間；首次采用西佛堿反應(yīng)這一可逆的有機(jī)反應(yīng)來(lái)控制鈦酸酯的水解速度，使其在較為溫