電場下TiO-,2-納米膜光催化性能的研究.pdf

1、TiO2光催化氧化技術(shù)在環(huán)境污染治理中有著廣泛的應(yīng)用前景，引起人們極大的興趣，由于該技術(shù)具有反應(yīng)條件溫和、操作簡便、無二次污染等特點(diǎn)而倍受人們的青睞。然而，由于TiO2光催化劑帶隙較寬（Eg=3.2eV），只能被波長較短、能量較高的紫外光激發(fā)，故使得太陽能的利用率較低；且由于激發(fā)產(chǎn)生的電子與空穴的復(fù)合機(jī)率高，從而使得TiO2光催化劑的催化活性較低，難以達(dá)到實(shí)際應(yīng)用的要求。本文針對TiO2光催化氧化技術(shù)中存在的上述問題，在深入分析TiO2

2、光催化機(jī)理和TiO2自身的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)的基礎(chǔ)上，進(jìn)行了如下幾個(gè)方面的研究： (1)采用溶膠-凝膠法制備出TiO2納米顆粒和納米膜，利用XRD、UV-VIS分光光度計(jì)等測試技術(shù)對樣品進(jìn)行表征，從而確定其晶型、粒徑尺寸和薄膜厚度。 (2)采用自制光電催化反應(yīng)裝置，以負(fù)載TiO2納米膜的多孔泡沫鎳為工作電極，對其施加一定偏電壓，對二甲苯、三乙醇胺、甲基橙等有機(jī)物溶液進(jìn)行了外加電場光電催化氧化實(shí)驗(yàn)研究，考察了偏壓極性、陽極偏壓、初始

3、溶液濃度等對光催化降解效率的影響規(guī)律，并比較了光電催化與光催化、光解對降解率的差異。結(jié)果表明，外加陽極偏壓形成的電場可以較大幅度提高有機(jī)污染物的降解效率。對甲基橙降解的表觀動(dòng)力學(xué)研究表明甲基橙的光電催化降解反映符合表觀一級反應(yīng)動(dòng)力學(xué)模型。 (3)從電化學(xué)、半導(dǎo)體物理和量子力學(xué)等理論出發(fā)探討了電場增強(qiáng)光催化氧化活性的作用機(jī)理：對半導(dǎo)體催化劑施加陽極偏電壓促進(jìn)光生電子和空穴的分離，提高半導(dǎo)體的光電流響應(yīng)和量子效率；外加電場使半導(dǎo)體電