生物質(zhì)氮磷自摻雜分級(jí)多孔二氧化鈦的制備、表征和光催化性能研究.pdf

1、半導(dǎo)體光催化可以用來進(jìn)行有機(jī)廢水的降解、重金屬離子的還原、空氣凈化、抗菌殺毒、光解制氫等,而二氧化鈦由于其高效、穩(wěn)定、耐腐蝕、安全無毒等優(yōu)點(diǎn),成為應(yīng)用最為廣泛的半導(dǎo)體催化劑。但是,二氧化鈦相對(duì)較大的禁帶寬度(3.2eV)卻限制了它的更進(jìn)一步應(yīng)用。提高二氧化鈦的光催化活性,非金屬離子摻雜是最為有效的方法之一。本研究選取大米、糯米、黃豆和芝麻為生物質(zhì)氮磷源,以三氯化鈦和水溶性鈦化合物為鈦源,經(jīng)過酸洗、鈦鹽浸泡、梯度干燥和燒結(jié)等處理,制得生物

2、質(zhì)氮磷自摻雜二氧化鈦。通過X射線衍射儀(XRD)和X射線光電子能譜儀(XPS)分析其結(jié)構(gòu)和成分,表明所得樣品二氧化鈦為單一的銳鈦礦晶型,并且生物質(zhì)本身所含的氮、磷元素自摻雜到二氧化鈦晶格中,生物質(zhì)氮磷源的引入阻礙了二氧化鈦由銳鈦礦向金紅石相的轉(zhuǎn)變,而且有抑制晶粒生長、細(xì)化晶粒的作用;氮吸附測試表明生物質(zhì)氮磷自摻雜二氧化鈦具有介孔結(jié)構(gòu),孔徑分布大多集中在2nm到40nm之間,平均孔徑為14.7nm;場發(fā)射掃描電鏡(FESEM)圖像看出生物

3、質(zhì)氮磷自摻雜二氧化鈦具有大孔結(jié)構(gòu),這樣的大孔-介孔二氧化鈦在增加材料表面活性中心的同時(shí),還可有效地促進(jìn)物質(zhì)在材料表面的吸附和孔道內(nèi)傳輸,從而提高光催化反應(yīng)速率和催化效率;紫外可見(UV-Vis)吸收光譜顯示,與未摻雜二氧化鈦相比,生物質(zhì)氮磷自摻雜二氧化鈦在紫外可見光區(qū)整體吸收增強(qiáng),且產(chǎn)生吸收邊紅移;光催化降解有機(jī)染料(結(jié)晶紫、羅丹明、亞甲基藍(lán))的實(shí)驗(yàn)表明,氮磷自摻雜二氧化鈦的光催化活性高,對(duì)有機(jī)染料溶液的降解速率是未摻雜二氧化鈦的1.4