負(fù)載、摻雜納米氧化鈦光催化劑的制備、表征及光催化性能研究.pdf

1、二氧化鈦具有無(wú)毒、性能穩(wěn)定、價(jià)格低廉、高光催化活性可分解目標(biāo)物等特點(diǎn)，被認(rèn)為是一種優(yōu)良的光催化劑。但由于納米氧化鈦粉體在降解溶液中分離難、回收成本高而限制了其實(shí)際應(yīng)用；氧化鈦由于禁帶寬度大(3.2 eV)，只受波長(zhǎng)小于387nm紫外光激發(fā)，從而限制了對(duì)太陽(yáng)能的有效利用。因此本文以膨脹石墨為載體，采用溶膠一凝膠法制備了膨脹石墨負(fù)載納米TiO<,2>光催化劑以及非金屬元素(N，S)摻雜納米氧化鈦光催化劑。 利用X射線(xiàn)衍射分析、掃描電

2、鏡、比表面積、紫外-可見(jiàn)光漫反射、透射電鏡、紅外光譜、光致發(fā)光譜、XPS電子能譜分析、X射線(xiàn)能量色散譜儀等分析技術(shù)對(duì)樣品進(jìn)行表征，討論了材料制備過(guò)程中不同條件對(duì)催化劑結(jié)構(gòu)與性能的影響，并以甲基橙為目標(biāo)降解物，考察催化劑在不同光源下的光催化活性，結(jié)果表明： 氧化鈦以納米顆粒的形式牢固負(fù)載在膨脹石墨薄片表面，具有疏松多孔蠕蟲(chóng)狀結(jié)構(gòu)的膨脹石墨為氧化鈦提供高濃度的三維降解環(huán)境。膨脹石墨負(fù)載氧化鈦光催化劑對(duì)甲基橙有很強(qiáng)的吸附和降解性能，在

3、純?nèi)苣z負(fù)載樣品中，負(fù)載2次，煅燒溫度為500℃條件下制備的樣品具有優(yōu)異的活性，吸附平衡后對(duì)甲基橙溶液60min的降解率達(dá)到96.9％。溶膠中Degussa P25的加入進(jìn)一步增強(qiáng)了催化劑的性能，當(dāng)P25為5g/L，煅燒溫度為500℃時(shí)，所得樣品具有最高活性，吸附平衡后光照30min降解率達(dá)到92.5％。 以鈦酸四丁酯為鈦源，氨水為沉淀劑，采用水解-沉淀法制備出了氮摻雜納米TiO<,2>催化劑(N/TiO<,2>)在波長(zhǎng)低于550

4、nm的可見(jiàn)光區(qū)域內(nèi)都有高的吸光度，700℃煅燒制得的N摻雜氧化鈦光催化劑表現(xiàn)出最佳的光催化活性，120min內(nèi)對(duì)甲基橙溶液的降解率達(dá)到69.7％。 硫脲起到了抑制TiO<,2>晶型轉(zhuǎn)變的作用，提高TiO<,2>的熱穩(wěn)定性；N，S摻雜TiO<,2>在UV-Vis光范圍內(nèi)光吸收增強(qiáng)，而且吸收邊發(fā)生明顯紅移，從而提高了可見(jiàn)光光催化活性。XPS結(jié)果表明，N是以形成Ti-O-N鍵的方式存在于TiO<,2>中，N含量為2.68％。在熱處理過(guò)