TiO2復(fù)合納米材料的制備及其可見光催化性能研究.pdf

1、二氧化鈦(TiO2)是一種n-型金屬氧化物半導(dǎo)體，在光催化反應(yīng)、氣體傳感、光化學(xué)合成、電致變色、太陽能電池和光誘發(fā)超親水性等領(lǐng)域有著廣泛的研究和誘人的應(yīng)用前景。在光催化領(lǐng)域中，TiO2因其生物惰性、無毒、化學(xué)穩(wěn)定性，以及較低的成本等特點(diǎn)，被廣泛應(yīng)用于污水處理和土壤修復(fù)。然而，單一的TiO2材料往往不能夠滿足實(shí)際性能的需求。因此，實(shí)現(xiàn)與其它半導(dǎo)體的復(fù)合、各種功能化的摻雜、制備具有大比表面積和各種特殊形貌的TiO2材料，以改善并提高材料性能

2、、拓寬TiO2的應(yīng)用領(lǐng)域不僅具有重要的理論意義，也蘊(yùn)藏著巨大的實(shí)際應(yīng)用價(jià)值。本文對TiO2基復(fù)合納米材料的研究主要針對光催化反應(yīng)降解有機(jī)污染物領(lǐng)域，從材料形貌的設(shè)計(jì)、組分的調(diào)控、性能的改善及相關(guān)的理論機(jī)制的探討等方面進(jìn)行了深入系統(tǒng)的研究。本文的主要研究內(nèi)容如下:
　　1.采用紡錘狀的α-Fe2O3作為硬模板、TiF4為鈦源，利用水熱法成功的制備了紡錘狀α-Fe2O3@TiO2的核殼復(fù)合納米粒子。通過控制HCl濃度和時(shí)間可以調(diào)節(jié)α-

3、Fe2O3的含量，使納米復(fù)合粒子顯示出可調(diào)的光響應(yīng)特性和光催化活性。通過XRD、SEM、HRTEM、UV-vis等表征手段對其結(jié)構(gòu)和光催化性能進(jìn)行分析。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，核殼納米復(fù)合粒子的光響應(yīng)特性和光催化活性隨著Fe2O3∶TiO2的摩爾比例的不同而改變。當(dāng)Fe2O3的最佳摩爾比為7％時(shí)，F(xiàn)e2O3@TiO2核-殼復(fù)合納米材料呈現(xiàn)出最好的可見光和紫外線光催化性能，可見光照射下對羅丹明B(RhB)的降解效率超過60％（高于未處理試樣的6倍多

4、）。
　　2.利用單分散的TiO2納米空心球?yàn)榛w，以硫代乳酸為聯(lián)接劑，在常溫條件下沉積CuS納米團(tuán)簇，成功的制備出了p-n異質(zhì)結(jié)半導(dǎo)體復(fù)合材料CuS-TiO2。通過控制反應(yīng)過程中硝酸銅的加入量來調(diào)節(jié)復(fù)合納米材料中Cu/Ti的摩爾比例，進(jìn)而獲得不同可見光響應(yīng)的復(fù)合納米材料。通過XRD、SEM、HRTEM、UV-vis等測試技術(shù)對其形貌結(jié)構(gòu)和光學(xué)性能進(jìn)行分析，光催化降解實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，復(fù)合納米材料的光催化性能均高于純TiO2納米空心球

5、的性能。當(dāng)Cu/Ti的摩爾比例為2％時(shí)，CuS-TiO2復(fù)合納米材料表現(xiàn)出最佳的可見光催化活性，在實(shí)驗(yàn)時(shí)間內(nèi)降解了約60％染料分子。
　　3.以鈦酸四丁酯為鈦源并分散到甲苯中，采用有機(jī)溶劑甲苯和去離子水二組元溶劑熱合成法制備TiO2納米晶為載體，通過向有機(jī)溶劑中加入不同含量的油酸鐵制備出不同組分的鐵摻雜TiO2納米晶。采用XRD、HRTEM、UV-vis、FR-IR、PL等方法對樣品進(jìn)行微觀結(jié)構(gòu)和光學(xué)性能的表征，分析表明，F(xiàn)e摻雜