摻氮、鐵納米TiO-,2-的制備及光催化性能研究.pdf

1、TiO<,2>受紫外光照射，激發(fā)的電子和空穴與固體表面的溶解氧和水發(fā)生作用，生成具有高活性的自由基(·OH、·O<,2><'->)，為氧化有機物提供了高活性的催化劑。因其穩(wěn)定、無毒等優(yōu)越性，躋身于綠色能源材料前列。但因純TiO<,2>只在紫外光才能被激發(fā)，適用范圍受限制。因此，通過改進TiO<,2>的制備方法和摻雜其它物質(zhì)探索改變TiO<,2>光譜響應范圍以利用太陽能，縮短反應時間，是當前研究的重點和難點。 本文采用溶膠-凝膠法

2、制備納米TiO<,2>，考察了不同焙燒溫度、不同摻雜量的氮摻雜、鐵摻雜、氮鐵共摻雜對納米TiO<,2>光催化降解羅丹明B性能的影響，并采用XRD、TEM、XPS對所制樣品進行表征。 1、以鈦酸四正丁酯為鈦源，用硝酸鐵和鹽酸羥胺作為摻雜試劑，采用溶膠-凝膠法制備了系列摻雜型的納米二氧化鈦。用XRD、TEM、XPS等儀器手段對所制備的系列納米二氧化鈦進行了表征。XPS表征顯示：所制備的系列納米二氧化鈦分別實現(xiàn)了氮摻雜、鐵摻雜和氮、鐵

3、共摻雜；XRD圖譜表明：①摻氮量高的納米TiO<,2-x>NO<,x>的催化劑，在400～700℃時均為銳鈦礦型，其平均粒徑在11～21nm之間。②鐵摻雜納米二氧化鈦(Fe-TiO<,2>)，500℃以下主要為銳鈦礦晶型；600℃焙燒，則是銳鈦礦與金紅石的混晶；700℃焙燒，大多轉(zhuǎn)變?yōu)榻鸺t石晶型，其粒徑在10～30nm左右。③氮、鐵共摻雜的納米二氧化鈦(Fe-TiO<,2-x>N<,x>)所得各類納米TiO<,2>粉體的催化劑，在低于6

4、00℃焙燒時為銳鈦礦相，而700℃焙燒為銳鈦礦和金紅石相的混晶，其晶粒大小為8～36 nm。 2、用不同焙燒溫度和不同摻雜量的系列摻雜型納米二氧化鈦光催化劑，在不同光源照射下催化降解羅丹明B溶液，實驗結(jié)果表明：在所選的幾個焙燒溫度范圍內(nèi)，500℃下焙燒的純納米TiO<,2>和摻氮量較高的納米TiO<,2>作光催化劑，在紫外光照射下活性最大，而在紫外-可見光照射下，則是600℃焙燒的摻氮型納米TiO<,2>的催化活性最高，且相比于

5、未摻雜的納米TiO<,2>在500℃時焙燒的最高活性還高。摻鐵納米TiO<,2>作光催化劑，其活性比純TiO<,2>的高；紫外光下(反應溫度28～30℃)摻鐵量為0.05wt％、焙燒溫度為600℃的樣品在初始pH值為7時，對羅丹明B降解效果最佳，降解率達88.8％；紫外．可見光照射下，初始pH=5，反應溫度35℃，焙燒溫度600℃，摻鐵量為0.05wt％的納米TiO<,2>催化降解羅丹明效果最佳，降解率可達94.69％。紫外光下，氮、鐵