摻雜納米TiO-,2-材料的制備及光催化性能研究.pdf

1、本文采用水熱法制備了金屬與非金屬共摻雜、非金屬共摻雜的納米TiO2和金屬摻雜的TiO2微球，并分別采用XRD、Uv-vis、XPS、FTIR和光催化降解甲基橙對其物相和光催化性能進(jìn)行了研究。 以TiCl4和FeCl3為原料、在表面活性劑Span-80存在時(shí)，180℃下水熱反應(yīng)48h可成功制得直徑為3-10μm的金紅石、銳鈦礦和板鈦礦混合相的微球TiO2-Fe-Span。XPS表明摻雜的鐵以Fe3+形式存在；Uv-vis結(jié)果表明，

2、微球具有較高的可見光吸收性能，且吸收帶邊發(fā)生明顯的紅移。該微球在紫外光照射3h和太陽光照射6h時(shí)對甲基橙的降解率分別達(dá)100％和91％。特別地，光催化反應(yīng)后微球可采用自然沉降的方法進(jìn)行分離，這一特點(diǎn)為TiO2光催化技術(shù)的實(shí)際應(yīng)用提供了很好的基礎(chǔ)。 用TiCl4、FeCl3和硫脲為原料，制得了硫和鐵共摻雜的金紅石和銳鈦礦混合相的納米二氧化鈦(TiO2-S-Fe)。 160℃下制得的TiO2-Fe-S樣品催化活性最優(yōu)，紫外光

3、照射60min和太陽光照射50min時(shí)對甲基橙的降解率分別達(dá)970％和99％。UV-vis表明該催化劑對可見光吸收增強(qiáng)，吸收帶邊明顯紅移。XPS表明，摻雜的硫取代TiO2中的晶格氧形成Ti-S鍵，使得TiO2的帶隙能窄化引起對可見光的響應(yīng)；同時(shí)部分摻雜的硫以S6+形式存在，從而增強(qiáng)了TiO2-S-Fe的表面酸強(qiáng)度，提高了對氧和有機(jī)物的吸附；鐵摻雜降低了電子和空穴的復(fù)合幾率。陰陽離子的協(xié)同作用使得TiO2-S-Fe具有很高的紫外和可見光催

4、化活性。 以Ti(SO4)4、硼酸和硫酸為原料，制得了B、S共摻雜的銳鈦礦型納米二氧化鈦(TiO2-B-S)。UV-vis表明該催化劑對可見光吸收增強(qiáng)，吸收帶邊明顯紅移。XPS顯示B、S共摻雜改性使得TiO2-B-S表面羥基氧含量提高，這對提高光活性是有益的。240℃下制得的TiO2-B-S具有較高的催化活性，紫外光照射50min后對甲基橙幾乎全部降解，太陽光照射230min后的降解率達(dá)92％。硼硫共摻雜TiO2具有較高的紫外光

5、和可見光活性的原因可能是摻雜的硼以B3+進(jìn)入晶格中，導(dǎo)致TiO2晶格畸變、帶隙變窄，S摻雜提高了TiO2的表面酸度：B、S共摻雜對提高TiO2的光催化劑活性具有協(xié)同效應(yīng)。 以Ti(SO4)4為鈦源、硫脲為摻雜劑時(shí)，得到了N、S共摻的銳鈦礦型納米二氧化鈦(TiO2-N-S)。UV-vis表明該催化劑對可見光吸收增強(qiáng)，吸收帶邊紅移；EA和XPS分析表明催化劑表面的N含量高于體相的；光催化實(shí)驗(yàn)表明TiO2-N-S催化活性高于純TiO2