冰水淬冷對(duì)TiO2基材料結(jié)構(gòu)和光催化性能的影響.pdf

1、TiO2是一種性能優(yōu)異的光催化材料，與其他催化材料相比，TiO2在擁有良好的光催化活性的同時(shí)，在安全性、穩(wěn)定性和成本方面也具有顯著的優(yōu)勢(shì)，在能源轉(zhuǎn)化、環(huán)境治理等方面有著巨大應(yīng)用潛力。但是 TiO2禁帶寬度較大（金紅石相為3.0 eV，銳鈦礦相為3.2 eV），只有紫外光才能使TiO2激發(fā)產(chǎn)生光生載流子，光催化反應(yīng)才能順利進(jìn)行。為提高 TiO2的光催化性能，人們進(jìn)行了大量研究，目前研究主要集中在摻雜和負(fù)載改性方面。研究表明，通過(guò)離子摻雜可

2、以在TiO2中引入雜質(zhì)，能夠降低TiO2間隙寬度，實(shí)現(xiàn)TiO2可見(jiàn)光激發(fā)，提高材料對(duì)可見(jiàn)光的利用效率。但是摻雜離子會(huì)成為光生載流子的復(fù)合中心，不利于TiO2光催化性能的提高。Ti3+離子自摻雜TiO2也是近年來(lái)人們研究的重點(diǎn)。Ti3+離子能夠在TiO2禁帶內(nèi)部形成缺陷能級(jí)，從而擴(kuò)展TiO2的可見(jiàn)光響應(yīng)范圍。TiO2是一種典型的非化學(xué)計(jì)量化合物，在高溫時(shí)TiO2晶格氧容易逸出，導(dǎo)致TiO2中形成Ti3+離子和氧空位缺陷。因此本論文提出采用

3、冰水淬冷的方法處理TiO2，保存了TiO2的高溫相結(jié)構(gòu)，并通過(guò)XRD、Raman、TEM、XPS和EPR等分析技術(shù)研究了淬冷后 TiO2的晶體結(jié)構(gòu)和和光催化性能，并在此基礎(chǔ)上通過(guò)沉淀沉積法在TiO2上負(fù)載CuO和Au，研究TiO2淬冷樣品在可見(jiàn)光下光催化反應(yīng)活性。結(jié)論如下：
　　(1) P25和水解法制備的TiO2(Hy-TiO2)的高溫淬冷樣品晶格有序性降低，在1200 oC下淬冷的樣品呈現(xiàn)多晶化趨勢(shì)，表面晶格條紋紊亂，晶體內(nèi)部

4、缺陷增多。淬冷后樣品內(nèi)部具有Ti3+離子，隨著淬冷溫度的升高，Ti3+離子含量也會(huì)增加。
　　(2)淬冷樣品具有更高的可見(jiàn)光吸收能力。在紫外光下，TiO2淬冷樣品比隨爐冷卻樣品具有更高的光催化反應(yīng)活性，其中Hy-TiO2900 oC淬冷樣品光催化反應(yīng)速率常數(shù)能達(dá)到隨爐冷卻樣品的2.6倍，而在1000 oC淬冷的P25樣品反應(yīng)活性也能夠達(dá)到隨爐冷卻樣品的的2.2倍。但是在可見(jiàn)光下淬冷樣品的反應(yīng)活性反而低于隨爐冷卻樣品。
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