基于離子交換的載銀鈦基納米結(jié)構(gòu)的制備及光催化性能研究.pdf

1、當(dāng)今社會(huì)以能源消耗為代價(jià)的經(jīng)濟(jì)發(fā)展速度不斷加快,帶來(lái)的污染問(wèn)題也日益嚴(yán)重。近幾十年來(lái)發(fā)展起來(lái)的光催化技術(shù)是一種治污新技術(shù),是利用光催化劑通過(guò)光催化反應(yīng)對(duì)有機(jī)廢水進(jìn)行降解處理的過(guò)程。其中,TiO2因其光催化活性高、物化性質(zhì)穩(wěn)定、能耗低、抗化學(xué)腐蝕、無(wú)毒等特點(diǎn),被廣泛應(yīng)用于污水處理、空氣凈化等方面;尤其是納米TiO2以其催化活性高、光學(xué)性能好等優(yōu)點(diǎn)成為最具應(yīng)用前景的光催化劑。但是,TiO2帶隙較寬,難以高效利用太陽(yáng)能,在制備過(guò)程中的易團(tuán)聚、

2、難分離、回收成本高等缺點(diǎn),制約了TiO2光催化劑的廣泛應(yīng)用。本課題利用水熱法制備的鈦納米管,采用離子交換的方法,制備貴金屬Ag沉積均勻的鈦納米結(jié)構(gòu)。具體研究工作如下:
　　(1)采用水熱法,以商品納米二氧化鈦(P25)為原料,制備鈉基鈦納米管(Na-TNTs),經(jīng)過(guò)酸洗、干燥,制得氫基鈦納米管(H-TNTs)。利用制備的銀氨溶液,以離子交換的方法,在氫基鈦納米管中均勻摻雜銀氨離子([Ag(NH3)2]+),隨后對(duì)離心得到的產(chǎn)物中的

3、銀離子進(jìn)行光催化還原,最后得到銀沉積鈦納米管(Ag-TNTs)。用ICAP、XRD、HR-TEM、DRS等手段對(duì)樣品進(jìn)行表征,研究證明,利用離子交換的方法,[Ag(NH3)2]+可以完全負(fù)載到鈦納米管上,在紫外燈照射下,銀離子可發(fā)生光催化還原反應(yīng)為單質(zhì)銀,隨著負(fù)載量的增大,樣品仍保持管狀結(jié)構(gòu),但管徑會(huì)隨之增大,并可在管表面觀察到明顯的銀粒子。
　　(2)通過(guò)將水熱法制備的鈦酸鹽納米管,質(zhì)子化得到氫基鈦酸鹽納米管(H-TNTs)后,

4、利用其離子交換性能,在堿性條件下,制備出銀沉積二氧化鈦納米結(jié)構(gòu)(Ag-TiO2)。通過(guò)XPS、TEM/HR-TEM、DRS等手段表征銀沉積二氧化鈦納米管(Ag-TiO2)的結(jié)構(gòu)和表面性能,考察了煅燒溫度、負(fù)載濃度對(duì)產(chǎn)物形貌和晶型結(jié)構(gòu)的影響。經(jīng)過(guò)煅燒和光還原后,得到單質(zhì)銀均勻沉積的二氧化鈦納米管/棒(Ag-TiO2)光催化劑。煅燒溫度為400℃時(shí),已經(jīng)出現(xiàn)銳鈦礦型二氧化鈦,且隨著煅燒溫度的升高,結(jié)晶度提高,Ag-TiO2光催化劑的形貌由管