納米CeO-,2--TiO-,2-復(fù)合介孔材料的制備及性能.pdf

1、二氧化鈦是一種重要的半導(dǎo)體光催化材料,具有光催化活性好、耐腐蝕能力強(qiáng)、本身穩(wěn)定性高、價格相對較低以及對人體無毒等優(yōu)點,在光催化降解有機(jī)物方面顯示了優(yōu)良的特性,因而在環(huán)境污染防治、水處理、空氣凈化、制備自清潔材料等許多領(lǐng)域有著廣闊的應(yīng)用前景,成為材料學(xué)及催化科學(xué)研究的熱點。然而TiO2是寬禁帶材料,光譜響應(yīng)范圍較窄,對太陽能的利用效率較低,而且難于過濾及回收,在很大程度上限制了它的實際應(yīng)用。為了提高TiO2的實用性,本文做了如下工作:

2、r>　　 設(shè)計了過渡金屬離子摻雜工藝,對鈰摻雜TiO2納米材料進(jìn)行了研究。實驗中以廉價、易得的普通無機(jī)鹽為原料,采用水熱法合成了納米CeO2-TiO2粉體,并對所合成的粉體進(jìn)行了表征。X-射線衍射分析結(jié)果證明,水熱法合成的產(chǎn)品為四方晶系銳鈦礦結(jié)構(gòu),用透射電子顯微鏡(TEM)觀察粒子基本呈球形,粒徑20nm左右。應(yīng)用實驗證實改性后的粉體具有更高的反應(yīng)活性,提高了光催化降解有機(jī)染料的速度和效率。
　　 基于介孔材料的發(fā)展,我們除了

3、借助介孔分子篩的大比表面積來提高催化劑的吸附能力外,還通過金屬元素的摻雜來促使TiO2光生電子與空穴的分離,雙向提高其光催化效率和光譜響應(yīng)范圍。本文以表面活性劑十六烷基三甲基溴化銨(CTAB)與聚乙二醇或OP乳化劑為復(fù)合模板劑,利用水熱法制備了一系列鈰摻雜的二氧化鈦介孔材料,并對影響反應(yīng)的多種因素進(jìn)行優(yōu)化,確定了最佳反應(yīng)條件。利用X-ray衍射儀進(jìn)行物相分析,證明產(chǎn)品為四方晶系銳鈦礦結(jié)構(gòu),用TEM觀察樣品形貌為無序介孔材料,可以很清楚地

4、看到蠕蟲狀的無序孔道。產(chǎn)品的N2吸附一脫附等溫線形狀為LangmuirⅣ型,是典型的介孔結(jié)構(gòu)吸附脫附等溫線,并計算得到它的孔徑在10-20nm之間。光吸收及吸附實驗表明:水熱法合成的納米CeO2-TiO2復(fù)合介孔材料的吸附性能均優(yōu)于同法合成的非介孔產(chǎn)品,并且證實:介孔粉體在紫外和可見光區(qū)都具有比非介孔納米TiO2粉體更高的光吸收性能。光催化應(yīng)用實驗表明:本實驗合成的納米CeO2-TiO2復(fù)合介孔催化劑在太陽光照射下在40min以內(nèi)就可完