摻雜TiO-,2-中空微球的制備及其光催化性能研究.pdf

1、納米TiO2具有優(yōu)異的光催化活性，它能將環(huán)境中存在的微量有機(jī)物降解為無污染的無機(jī)物，還能殺死細(xì)菌病毒，因此具有廣泛的應(yīng)用前景。但是，納米TiO2光催化劑須依賴于紫外光，對(duì)太陽光的利用率低，因而限制了它的應(yīng)用。為了提高納米TiO2的光催化活性，充分利用太陽光，必須對(duì)其進(jìn)行改性。金屬離子摻雜是對(duì)TiO2進(jìn)行改性的一種重要手段，摻雜可在半導(dǎo)體表面引入缺陷位置或者改變結(jié)晶度，影響電子和空穴的復(fù)合，從而提高TiO2的光催化活性。但是目前金屬元素的

2、摻雜，大都注重個(gè)別離子摻雜之后的TiO2催化劑的光催化性能，對(duì)將TiO2制備成中空微球同時(shí)進(jìn)行金屬離子摻雜的研究較少。 本論文主要研究制備共聚物模板微球，然后在模板表面包覆TiO2，在包覆過程中進(jìn)行了金屬離子的摻雜，經(jīng)過煅燒制得摻雜金屬離子的TiO2中空微球，以期達(dá)到改性并提高光催化性能的目的。 首先研究了單分散共聚物模板微球的合成機(jī)理，確定合適的工藝路線和反應(yīng)裝置。為了利于TiO2的包覆，實(shí)驗(yàn)引入了帶正電的共聚單體甲基

3、丙烯酰氧乙基三甲基氯化銨與苯乙烯共聚。采用FT-IR、1H-NMR對(duì)共聚物微球進(jìn)行表征，證明甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化銨已經(jīng)聯(lián)入聚苯乙烯分子鏈中，形成了苯乙烯－甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化銨共聚物，通過SEM分析表明共聚物模板微球呈良好的球形形貌，單分散性良好。 實(shí)驗(yàn)研究摻釩TiO2復(fù)合微球的包覆過程中各個(gè)條件的影響。研究了反應(yīng)溫度、溶液pH值、氨水加入速率、TBT加入量等因素對(duì)于摻釩TiO2復(fù)合微球制備的影響。選擇合適的煅燒條件

4、，將實(shí)驗(yàn)制得摻釩TiO2復(fù)合微球進(jìn)行煅燒。通過FT-IR、TGA-DSC分析表明煅燒之后共聚物內(nèi)核已經(jīng)去除，SEM、TEM圖像表明產(chǎn)物為中空微球。用XRD、UV-Vis對(duì)煅燒后中空微球進(jìn)行了表征，研究了煅燒溫度和摻雜量對(duì)于光催化性能的影響，確定合適的煅燒溫度和最佳摻雜量。 參照摻釩TiO2中空微球的制備過程，制得摻銅TiO2中空微球，并進(jìn)行了光催化降解甲基橙實(shí)驗(yàn)。實(shí)驗(yàn)產(chǎn)物經(jīng)過FT-IR、TGA-DSC分析，SEM、TEM圖像表征