納米TiO-,2-光催化劑制備及其可見光響應改性研究.pdf

1、納米TiO<,2>半導體光催化氧化以其高強的氧化能力能夠將絕大多數有機污染物降解并最終完全礦化為CO<,2>、H<,2>O及其它無機小分子物質，從而消除對環(huán)境的污染。該技術具有成本低、效率高、操作簡便、反應條件溫和、無毒、無二次污染等突出優(yōu)點，因此具有廣闊的應用前景。但是，V的帶隙能較大(E<,g>=3.2eV)，需要能量較高的紫外線(λ≤387.5nm)照射才能表現(xiàn)出光催化活性，不能有效利用太陽能，且量子產率較低，這成為制約其大規(guī)模實

2、用化的一個瓶頸問題。目前，具有可見光響應、高量子產率、低成本的納米TiO<,2>光催化劑的研究開發(fā)成為該技術的核心問題。 本論文采用廉價易得的無機鹽TiCl<,4>為原料進行加熱水解制備納米TiO<,2>，使用XRD、SEM等表征手段研究了初始鈦濃度、水解溫度及添加SO<,4><'2->陰離子對TiO<,2>粉體粒徑、形貌和晶相組成的影響，制備出粒徑約34nm、晶相組成可控、呈球形的納米TiO<,2>粉體。

3、 使用TiCl<,4>加熱水解制備納米TiO<,2>的燒結前產物——水合氧化鈦，選用碳酸銨和硫脲等常見化學試劑作為氮、硫來源，通過機械化學法合成了非金屬氮、硫摻雜改性的納米TiO<,2>。使用XRD、SEM等表征手段研究了機械化學制備過程對粉體粒徑、形貌和晶相組成的影響；使用XPS研究了摻雜元素氮、硫在改性納米TiO<,2>表面和體相的化學態(tài)及濃度；使用UV-Vis研究了納米TiO<,2>摻雜前后的UV-Vis吸收光譜。結果表明，氮、

4、硫以N<'3->、S<'6+>和S<'4+>的形式摻雜進入TiO<,2>表面及表層體相結構中，使納米TiO<,2>在波長400～650nm的可見光區(qū)有了較顯著的光吸收。 采用苯酚水溶液作為模擬有機污水，研究了摻雜改性前后納米TiO<,2>在天然太陽光和人工紫外光照射下的光催化活性。結果表明，氮、硫摻雜提高了納米TiO<,2>在天然太陽光照射下的光催化活性。通過與紫外光照射下催化活性的比較分析，得出結論：氮、硫摻雜改性使納米T