TiO-,2-光催化劑的改性研究.pdf

1、在大于其禁帶寬度的光照射下,TiO<,2>能夠發(fā)生電子和空穴的分離.光生空穴的強氧化能力能氧化大部分有機物,并能將大部分有毒物質(zhì)轉(zhuǎn)為無毒形式,所以在環(huán)境治理領(lǐng)域有重要意義.然而,由于TiO<,2>的禁帶寬度較大(Eg=3.2V),只有在紫外光等高能量光的照射下,才可起光催化作用.而TiO<,2>人工紫外燈的光電轉(zhuǎn)化效率不高,且光在傳播過程中衰減很快,光利用效率很低,因此在實際應(yīng)用中受到很大限制.為此,研究改變TiO<,2>對紫外光的依賴

2、性,使其在太陽光照射下即能起催化降解有機物作用,具有重要的意義.該文在分析TiO<,2>光催化機理與TiO<,2>本身的電子結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)上,提出對TiO<,2>光催化劑的改性設(shè)想.以CdS半導體耦合拓展光譜響應(yīng)范圍,Fe<'3+>為其光生電子的捕獲劑,依次對TiO<,2>進行了摻雜改性研究,并成功的制備出不同比例CdS和Fe<'3+>的TiO<,2>光催化劑.借助X-射線衍射(XRD)、掃描電鏡(SEM)、透射電鏡(TEM)、紫外-可見光分

3、光光度計和差熱分析(DSC)等多種分析方法,較詳細研究了TiO<,2>光催化劑粉末的制備和改性體系,探討了影響光催化活性的多種因素.經(jīng)XRD測試表明:CdS摻入到TiO<,2>中,隨著濃度和熱處理的溫度升高,出現(xiàn)新的物質(zhì)CdTiO<,3>;而Fe<'3+>則以非晶態(tài)形式存在于材料之中.再經(jīng)UV-VIS及光性能測試表明CdS和Fe<'3+>的摻入確實使TiO<,2>光譜響應(yīng)波長向可見光移動,分別在CdS:TiO<,2>=2﹪(mol)和F

4、e<'3+>:TiO<,2>=1﹪(mol)時吸收波長拓展最大.摻雜體系對甲基橙光催化氧化降解實驗表明:在8W紫外燈照射下,在CdS:TiO<,2>=0~3﹪(mol)時,甲基橙降解速率比TiO<,2>高,且以CdS:TiO<,2>=0.5﹪(mol)時,降解速率達到純TiO<,2>的2倍.同時動力學的初步研究表明甲基橙光催化氧化反應(yīng)符合Y=A+B<,1>*X+B<,2>*X<,2>反應(yīng)動力學模型.Fe<'3+>的摻入對TiO<,2>光