基于二氧化鈦微球復合光催化劑的制備及其光催化性能研究.pdf

1、環(huán)境與能源問題是制約當今社會發(fā)展的主要因素。半導體光催化劑能在光照條件下將太陽能轉化為化學能，同時能光催化降解有機物，因此，光催化技術被認為是在環(huán)境領域與能源領域最具有應用潛力的技術之一。在眾多半導體催化劑中，TiO2因為化學性質穩(wěn)定、安全無毒、經(jīng)濟廉價和不會發(fā)生光腐蝕作用等特性被認為是最有可能在實際中應用的半導體催化劑。但是TiO2帶隙能高，只能被紫外光激發(fā)，光能利用率低，光生電子與空穴容易復合，量子效率低，光催化能力低。因此，本論文

2、以提高TiO2光催化活性為目的，通過形貌控制、表面改性、非金屬摻雜、半導體耦合等方法改善TiO2光吸收性能和光生電子遷移能力。系統(tǒng)研究了其光催化行為并探討了催化活性提高的原因。具體研究內(nèi)容如下：
　　1、以生物質碳微球為模板采用溶膠-凝膠結合溶劑熱-消解策略制備得到具有高催化活性的表面硝基功能化TiO2空心球。通過熒光、漫反射、X射線光電子能譜、X射線衍射、場發(fā)射電鏡、透射電鏡、比表面及孔特性分析和傅里葉紅外光譜等手段表征催化劑形

3、貌、組成與結構信息，并通過光催化降解甲基橙、對氯苯酚和光催化產(chǎn)氫來表征催化劑的光催化活性。結果表明我們制備出具有完美銳鈦礦晶型的TiO2-NO2空心球，光催化降解和產(chǎn)氫結果表明TiO2-NO2空心球具有更好的光催化活性，而體相TiO2-NO2對MO的吸附能力和光催化活性比TiO2-NO2空心球更強，本文對此做出作出合理的分析解釋。
　　2、以生物質碳微球為模板通過自組裝過程成功制備出TiO2空心球以及磷鎢酸負載TiO2空心球。通過

4、掃描電鏡、熒光、紫外可見漫反射、透射電鏡、X-射線粉末衍射等方法對樣品形貌、光電性能以及組織與結構進行表征。結果表明我們通過以碳微球為模板制備得到大量TiO2空心球，并通過浸漬磷鎢酸和一步法合成磷鎢酸摻雜TiO2空心球提高TiO2光催化活性。研究表明采用磷鎢酸浸漬TiO2空心球活性得到提高，本文對這種活性提高的原因進行了合理分析。
　　3、在第三章的工作基礎上成功制備出了基于形貌可控的TiO2空心球與g-C3N4半導體復合光催化劑

5、。并對其形貌、光電性能和光催化活性進行了表征與研究。結果表明，與g-C3N4復合之后，TiO2的空心球結構更加穩(wěn)定，g-C3N4/TiO2空心球復合半導體光催化劑的活性明顯優(yōu)于g-C3N4/體相TiO2，本文對可能原因進行了合理的分析。
　　4、以全氟辛烷磺酸鉀為軟模板通過自組裝過程成功制備出了F摻雜TiO2納米微球。通過對樣品進行掃描電鏡、熒光和紫外可見漫反射表征分析樣品信息，結果表明F-TiO2納米微球吸收帶發(fā)生藍移，本文對F