過(guò)渡金屬摻雜二氧化鈦復(fù)合材料的制備及其在環(huán)境催化中的應(yīng)用.pdf

1、環(huán)境污染問(wèn)題是全球面臨的一個(gè)嚴(yán)峻問(wèn)題。在解決這個(gè)問(wèn)題的方法中，光催化技術(shù)由于具有直接利用太陽(yáng)能來(lái)進(jìn)行反應(yīng)的優(yōu)點(diǎn)所以得到了廣泛的應(yīng)用。在眾多的光催化材料中，TiO2光催化劑由于具有良好的抗化學(xué)腐蝕性、抗磨損性好、低毒性、較低的價(jià)格以及可以直接利用太陽(yáng)能的特點(diǎn)引起了廣泛的研究和關(guān)注。但是TiO2光催化劑存在帶隙較寬（3.2 eV）的問(wèn)題所以其激發(fā)范圍被限制在紫外光區(qū)域，導(dǎo)致了光利用效率較低。除此之外，在光激發(fā)條件下產(chǎn)生的電子與空穴的復(fù)合會(huì)導(dǎo)

2、致光量子效率降低。針對(duì)這兩大難題，本論文通過(guò)過(guò)渡金屬元素?fù)诫s改性抑制電子-空穴復(fù)合，并拓展其光響應(yīng)范圍到可見(jiàn)光，并將其制備成空心球結(jié)構(gòu)進(jìn)一步提升其光催化效果。
　　主要研究?jī)?nèi)容：在未使用任何聚合物電解質(zhì)和表面活性劑的條件下，利用聚苯乙烯-甲基丙烯酸共聚物球的負(fù)電功能化的特點(diǎn)，以其為模板成功合成了過(guò)渡金屬（Ni、Co、Cu、Mn、Fe）元素共摻雜的TiO2納米空心球。得到的Ti1-xMxO2(M指上述過(guò)渡金屬)空心球樣品通過(guò)高分辨透

3、射電子顯微鏡(HTEM)、光電流檢測(cè)、紫外可見(jiàn)漫反射光譜、X射線(xiàn)粉末衍射儀(XRD)、比表面測(cè)試（BET）等手段進(jìn)行了較詳細(xì)的表征。結(jié)果表明：過(guò)渡金屬離子的摻雜增大了空心球的比表面、減小了銳鈦TiO2晶粒的尺寸、改變了其孔徑的分布，使二氧化鈦具有可見(jiàn)光活性。摻雜適量過(guò)渡金屬氧化物的空心球樣品(摩爾比，Ti:Ni=20:1)與其它空心球樣品相比具有更高的可見(jiàn)光催化降解羅丹明B的活性。這與其晶相結(jié)構(gòu)，表面結(jié)構(gòu)和電子結(jié)構(gòu)之間存在一個(gè)較優(yōu)的平衡