微納結構TiO2基復合可見光催化劑的制備及光催化性能研究.pdf

1、半導體TiO2價廉、無毒，具有高效的光催化活性、良好的物理化學穩(wěn)定性，使其在能源、環(huán)保、新材料等方面顯示出廣闊的應用前景。但由于TiO2本征帶隙較寬，只具有紫外光催化活性，限制了其對太陽光的利用，因此拓展TiO2的可見光響應范圍并提高其光催化效率是目前光催化領域的研究熱點。目前報道改善TiO2光催化活性的方法主要包括控制形貌、元素摻雜、金屬修飾、半導體復合等。本文首先采用水熱法對TiO2的形貌進行調(diào)控，制備出比表面積不同的花狀、片狀的T

2、iO2微納米材料;第二，繼續(xù)對TiO2進行非金屬元素N、F及稀土元素Er的摻雜，得到摻雜N、F后對TiO2的形貌也有所影響，并得到了(NH4)2Er5F17/TiO2復合光催化劑，其由于稀土元素Er的f電子在可見光的特征躍遷，成功地使復合光催化劑有了可見光響應，并探索了其最佳復合比例和其可能的催化機理;第三，嘗試了用導電高分子聚苯胺來與所制備的不同形貌TiO2復合，并探索了最佳復合比例及其光催化機理，研究結果如下:
　　(1)以鈦

3、酸四丁酯、鈦粉為鈦源，在冰醋酸或氫氟酸為溶劑條件下，采用水熱法，160～180℃下反應后煅燒，制備出比表面積較大的具有花狀和片狀形貌的TiO2材料，其在紫外光照射下具有比P25更高效的降解活性;制備出具有較大顆粒狀形貌的TiO2材料，其在紫外光照射下降解活性雖沒有P25的好，但其具有更完善的結晶度，較低的電子空穴復合率;在制備花狀TiO2的過程中，添加NH4F，制備出了N、F摻雜的TiO2材料，結構由花狀變?yōu)橐?guī)整的顆粒狀。摻雜N、F元素

4、不但影響了其光催化活性，也改變了其形貌。
　　(2)通過一步水熱法制備了不同的復合比例的(NH4)2Er5F17/TiO2復合光催化劑，并根據(jù)摩爾比n(Er)/n(Ti)分別命名為ET-0.02，ET-0.04，ET-0.01，ET-0，結果表明，其降解羅丹明B的光催化活性順序為ET-0.02＞ET-0.04＞ET-0.01＞ET-0＞P25，即當n(Er)/n(Ti)=0.02時由于其微觀分散性較好，比表面積較大，光生電子空穴復

5、合率較低表現(xiàn)出最佳的光催化活性。
　　(3)通過一步原位聚合法合成了PANI/TiO2復合光催劑，探索其最佳復合比例，按摩爾比n(ANI)/n(TiO2)的值分別命名為P1，P0.5，P2，P3，P0.25，P0，得到降解速率順序為P1＞P0.5＞P2＞P3＞P0.25＞P0，當n(TiO2)/n(ANI)=1∶1時，所得的復合樣品降解RB的可見光催化活性最佳，當用花狀、片狀形貌的TiO2來與PANI復合，復合光催化劑形貌不變且在