多孔SnO2和TiOx(x≤2)材料的制備、表征及光化學(xué)應(yīng)用.pdf

1、當(dāng)今世界，環(huán)境問題是人類社會(huì)所面臨的重大挑戰(zhàn)。近年來，以半導(dǎo)體材料作為光催化劑的光催化降解污染物的技術(shù)為我們提供了一種有效治理環(huán)境污染的途徑，光催化技術(shù)可以處理水中有毒有害物質(zhì)以達(dá)到改善環(huán)境和資源生態(tài)化利用的目的。目前常用的半導(dǎo)體材料如TiO2、SnO2等，它們都具有良好的光化學(xué)性能，因而在光催化領(lǐng)域有很好的應(yīng)用前景。TiO2是一種寬禁帶N型半導(dǎo)體，分為板鈦礦、銳鈦礦和金紅石三種晶型，這三種晶型的禁帶寬度分別為3.4 eV、3.2 eV

2、和3.0 eV。此外，TiO2還具有良好的化學(xué)穩(wěn)定性，因此是較佳的半導(dǎo)體光催化劑材料。SnO2主要有四方晶系和正交晶系結(jié)構(gòu)，其中四方晶系結(jié)構(gòu)又稱為金紅石型，是一種寬禁帶N型半導(dǎo)體，禁帶寬度較TiO2寬，禁帶寬度為3.5-4.0 eV。非化學(xué)計(jì)量的TiOx較TiO2的電導(dǎo)率高，尤其是Magnéli相Ti4O7，其導(dǎo)電率高達(dá)1995 S/cm。本論文制備出多孔結(jié)構(gòu)的TiO2、SnO2材料，以獲得高的比表面積和強(qiáng)的光吸收性能，從而達(dá)到提高材料

3、光催化性能的目的。本文主要開展了以下研究工作:
　　1.合成出了球徑為200 nm、240 nm、300 nm、350 nm和390 nm的單分散聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)微球。利用滲透法和離心共組裝法制得SnO2前驅(qū)物溶膠/PMMA復(fù)合膠體晶體模板，經(jīng)干燥和高溫處理得到SnO2三維有序大孔(3DOM)材料，同時(shí)用TiCl4溶液進(jìn)行處理。然后使用SEM、XRD、Raman、XPS和UV-vis光譜等進(jìn)行表征。將SnO2三維有序大

4、孔材料作為光催化劑，在紫外可見光照射下進(jìn)行亞甲基藍(lán)(MB)和甲基橙(MO)的光降解實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明SnO2三維有序大孔材料對(duì)MB的光催化效率較高，光降解一個(gè)小時(shí)后的效率高達(dá)80％左右，光降解的速率常數(shù)為0.0251，經(jīng)TiCl4溶液處理之后SnO2-3DOM的光催化效率為59％，光降解的速率常數(shù)為0.0142;但是SnO2三維有序大孔材料對(duì)MO幾乎無降解。
　　2.使用溶膠-凝膠法合成TiO2溶膠，對(duì)模板小球球徑為240 nm、

5、300 nm、350nm和390nm的PMMA膠體晶體模板進(jìn)行浸泡填充，經(jīng)干燥和高溫?zé)崽幚砗螳@得不同孔徑的TiO2三維有序大孔材料。并使用SEM、XRD進(jìn)行表征。將TiO2三維有序大孔材料作為光催化劑，在紫外可見光照射下進(jìn)行亞甲基藍(lán)的光降解實(shí)驗(yàn)，使用模板粒徑為390 nm所制備出的TiO2-3DOM的降解效率最佳，光降解兩個(gè)小時(shí)后的效率可達(dá)98.13％，光降解的速率常數(shù)為0.0329。
　　3.采用氫氣還原TiO2三維有序大孔材料