296.磷鎢酸t(yī)io2c3n4復合材料的制備及其光催化性能的研究

1、分類號：密級：公開UDC：編號：磷鎢酸TiO2C3N4復合材料的制備及其光催化性能的研究StudyonthePreparationofH3PW12O40TiO2C3N4CompositesItsPhotocatalyticProperties學位授予單位及代碼：長春理工大學（10186）學科專業(yè)名稱及代碼：化學（120700）研究方向：環(huán)境友好材料申請學位級別：碩士指導教師：徐蕾研究生：陳小娜論文起止時間：2013.092015.05I

2、摘要TiO2作為半導體光催化材料具有污染小、成本低，氧化性強的特點，并且其化學性質穩(wěn)定，近年來得到科研工作者的廣泛關注。但是TiO2催化劑材料吸收紫外光的能力較強，對可見光的利用率較低；并且二氧化鈦催化劑材料被光激發(fā)產生的電子空穴對很容易再次結合；gC3N4近年來越來越廣泛的應用在光催化降解領域。本文致力于制備一種具有優(yōu)良催化性能，污染小，重復利用性好的復合催化劑。本文首先通過溶膠凝膠結合程序升溫的方法，制備了H3PW12O40摻雜銳鈦

3、礦TiO2納米結構的光催化材料H3PW12O40TiO2。以熱縮聚尿素的方法制備出gC3N4材料。然后通過超聲法合成出H3PW12O40TiO2gC3N4三元復合催化劑。并通過X射線粉末衍射、X射線光電子能譜、紅外光譜、紫外可見漫反射吸收光譜、熒光光譜、透射電子顯微鏡等現代材料檢測手段對合成的催化劑材料的晶相結構、組成元素、光吸收特性和形貌進行了表征。結果表明復合材料H3PW12O40TiO2gC3N4中的TiO2的晶型仍然為銳鈦礦相，

4、gC3N4也未改變其原有的結構。H3PW12O40TiO2均勻分布在gC3N4復合材料當中。XPS檢測到三元催化劑樣品中含有C、N、O、Ti、W這五種元素。gC3N4的禁帶寬度在2.70eV，復合材料H3PW12O40TiO2gC3N4的禁帶寬度是2.88eV，負載了H3PW12O40TiO2之后使催化劑材料的禁帶能量提高，光吸收范圍增加。熒光光譜顯示三元復合催化劑異質結的熒光光譜的熒光強度較gC3N4明顯減弱，這說明在H3PW12O4

5、0TiO2gC3N4異質結中有很明顯的熒光淬滅現象產生，減小了光生電子和空穴的復合幾率。本文研究了H3PW12O40TiO2不同擔載量的影響，結果表明當H3PW12O40TiO2與石墨相氮化碳的質量比為2:8時，三元復合催化劑的催化效果最好。本文還研究了在模擬太陽光和可見光照射下TiO2、gC3N4、H3PW12O40TiO2、TiO2gC3N4、H3PW12O40TiO2gC3N4這五種光催化材料對20ppm羅丹明B溶液的降解效率。結

6、果表明H3PW12O40TiO2gC3N4在模擬太陽光照的條件下光催化活性最好，在模擬太陽光照時間為20min時，TiO2、gC3N4、H3PW12O40TiO2、TiO2gC3N4、H3PW12O40TiO2gC3N4催化效率分別為5.6%、42.6%、13.3%、36.5%、89.4%和98.3%。在可見光照射下三元復合催化劑光催化活性最好，在可見光下光照60min時，TiO2、gC3N4、H3PW12O40TiO2、TiO2gC3