超聲噴霧法制備金屬氧化物空心球、W-,x-Ti-,1-x-O-,2-固溶體微球及其光催化性能的研究.pdf

1、自1972年Fujishima和Honda在Nature上首次報道用二氧化鈦單晶電極作為光催化劑分解水制氫氣以來，納米二氧化鈦（TiO2）的制備、結(jié)構(gòu)、性質(zhì)、表征及其應(yīng)用的研究工作日益成為人們研究的熱點，并得到了廣闊的發(fā)展。TiO2具有化學(xué)穩(wěn)定性好、無毒、使用壽命長和耐腐蝕性等優(yōu)點，已經(jīng)在廢水處理、光催化抗菌以及氣體、液體污染物降解方面顯示出巨大的應(yīng)用潛力。但銳鈦礦TiO2的禁帶寬度約為3.2 eV，其對應(yīng)的吸收波長為387nm，需要較

2、高能量的紫外光（占太陽光5％）來激發(fā)，不能有效利用太陽能。同時，其電子-空穴對復(fù)合幾率較高，導(dǎo)致它的光催化降解活性偏低。為了克服TiO2以上的不足，科學(xué)家采取了很多有效的方法來改變其光吸收性質(zhì)，主要包括：納米TiO2的摻雜、貴金屬沉積、形成復(fù)合氧化物以及表面光敏化等，從根本上提高了TiO2對太陽能的利用效率，進(jìn)而提高了其光催化活性。 本文通過硼酸誘導(dǎo)的超聲噴霧法成功制備出了一系列金屬氧化物空心球（TiO2，ZrO2，SnO2，F(xiàn)

3、e2O3和Co3O4）。并對所制備的金屬氧化物空心球進(jìn)行了XRD，TEM，BET，XPS，UV-vis漫反射以及光催化活性表征。實驗結(jié)果表明：TiO2空心球的比表面積與TiO2實心球相比有了很大的提高。硼酸的存在不僅有助于金屬氧化物空心球的形成，還可以提高TiO2空心球的光催化性能。從TiO2空心球的XPS分析可以看出：B元素?fù)诫s到TiO2的晶格之中，形成了B-O-Ti結(jié)構(gòu)，致使TiO2空心球的能帶發(fā)生了藍(lán)移，增強了其在紫外光下的氧化能

4、力。以羅丹明B為目標(biāo)污染物，相對于TiO2實心球光催化劑，TiO2空心球在模擬太陽光照射下的光催化性能增強。 雖然TiO2空心球在模擬太陽光下對目標(biāo)污染物羅丹明B有比較好的光催化活性，但它只能被太陽光中的紫外光激發(fā)，太陽能利用效率比較低。本文進(jìn)一步通過超聲噴霧法制備了具有可見光活性的WxTi1-xO2固溶體微球光催化劑，并對固溶體進(jìn)行了XRD，SEM，TEM，BET，XPS，UV-vis漫反射以及光催化活性表征。實驗結(jié)果表明，W