二氧化鈦基膜材料的制備及其光催化降解有機污染物的研究.pdf

1、現(xiàn)代化工業(yè)的發(fā)展同時對環(huán)境也造成了一定的不良影響。三廢的產(chǎn)生(廢水、廢氣、廢渣)日益惡化生存環(huán)境。其中，有機污染物是全球性的主要環(huán)境污染物之一。釋放在環(huán)境中的有機類污染物長期積累，存在潛在的環(huán)境風險，而且具有強烈的致癌、致畸、致突變作用，嚴重危害人類健康。光催化氧化降解和礦化有機污染物是光催化環(huán)境應用的重要方面。半導體光催化材料由于具有強氧化能力可降解多種有毒有害的有機污染物，同時，其環(huán)境友好，可利用太陽能，反應條件溫和，成本低，因而具

2、有極其廣闊的應用前景，日益受到國內(nèi)外學者的關(guān)注。在眾多光催化劑中，氧化鈦被認為在應對能源和污染挑戰(zhàn)時可以起到重要的作用。TiO2光催化劑可以無選擇氧化廢水中3000多種難降解的有機污染物，使其降解為CO2、H2O和其它無機產(chǎn)物，TiO2本身為惰性、無毒化合物，無二次污染，并具有低能耗、易操作等多種優(yōu)點。然而，TiO2體系的主要缺點是效率低，禁帶寬度較寬(即只能被紫外光激發(fā))以及粉體催化劑存在難回收的問題。本論文圍繞材料的固載、修飾和形貌

3、三方面開展工作，主要研究材料的形貌，摻雜組分與催化性能的內(nèi)在聯(lián)系，研究內(nèi)容分為以下三部分：
　　 1、離子液體輔助制備花球形氧化鈦膜材料及其光催化降解染料的研究
　　 本文采用1-丁基-3-甲基咪唑四氟硼酸鹽離子液體輔助雙氧水氧化金屬鈦片，在基底上制備得到表面為花球型氧化鈦球的銳鈦礦相二氧化鈦膜。運用了TG、XPS、XRD、FESEM、UV-vis DRS、N2吸脫附等測試手段表征所制備催化劑的結(jié)構(gòu)。以羅丹明B為目標降解

4、物，在紫外光(310 nm，8 W)下考察了樣品制備過程中反應時間以及離子液體用量對薄膜形貌和光催化性能的影響。同時，光催化壽命實驗表明材料穩(wěn)定性良好，可以重復使用。
　　 2、原位合成有序大孔Bi/TiO2膜材料及其光催化性能的研究
　　 本文通過溶膠凝膠法結(jié)合膠體晶體模板原位制備了具備有序大孔結(jié)構(gòu)的Bi/TiO2薄膜。選擇亞甲基藍水溶液為降解對象來評估光催化劑性能。實驗中主要考察了材料中Bi含量、薄膜形貌和厚度對催化

5、活性的影響。采用FESEM、XRD和DRS等測試手段對材料進行了表征。結(jié)果表明，該方法可以制備得到有序大孔的Bi/TiO2薄膜材料，原位引入Bi修飾后，薄膜材料的可見光活性獲得很大的提高，Bi的修飾有效降低了載流子的復合。使用模板法制備得到的有序大孔結(jié)構(gòu)的薄膜催化性能明顯優(yōu)于直接浸漬提拉制備的薄膜。
　　 3、離子交換法制備有序大孔CdS/TiO2膜材料及其光催化性能的研究
　　 本文引入了CdS修飾TiO2制備有序大孔