N摻雜介孔TiO2納米晶-超聲-水熱法制備及其光催化活性.pdf

1、迄今，以二氧化鈦?zhàn)鳛榈浞兜募{米半導(dǎo)體光催化材料受到國(guó)內(nèi)外研究者的廣泛關(guān)注，也因其化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定、光催化活性高、無(wú)毒、廉價(jià)等特點(diǎn)而成為工業(yè)應(yīng)用的首選。但傳統(tǒng)TiO2光催化劑存在太陽(yáng)光利用率低、形態(tài)形貌不可控、熱穩(wěn)定性差等諸多瓶頸，阻礙了其應(yīng)用規(guī)?；a(chǎn)業(yè)化。為此，本文以鈦酸正四丁酯作為鈦源，通過(guò)對(duì)工藝條件、制備方法、改性手段和以水中亞甲基藍(lán)(MB)作為探針的水處理功能化應(yīng)用進(jìn)行全面探究和系統(tǒng)優(yōu)化，成功制得具有高可見光催化活性的N摻雜介孔Ti

2、O2納米晶;采用XPS、XRD、UV-VisDRS、FT-IR和N2吸脫附等多種表征手段對(duì)所制備樣品進(jìn)行物性表征。具體內(nèi)容如下:
　　 第一部分，通過(guò)比較考察超聲、水熱和超聲-水熱等三種不同方法的優(yōu)劣，以優(yōu)化制備方法。結(jié)果顯示，不同實(shí)驗(yàn)方法對(duì)TiO2晶型無(wú)顯著影響。但超聲與水熱的聯(lián)用所制備的樣品粒徑尺寸最小，比表面積和孔容最大，孔徑分布均勻且介孔規(guī)整，可見光照射下對(duì)水中MB降解率最高，180min后降解率高達(dá)99.65％。二者的

3、協(xié)同作用使得制備樣品的性能明顯優(yōu)于另兩種方法，為TiO2制備方法的研究提供了新思路。
　　 第二部分，采用超聲-水熱法，1，12-十二烷基二胺(DADD)作為模板劑，兼具氮源，成功制得N摻雜介孔TiO2納米晶。同時(shí)設(shè)置不加模板劑的空白對(duì)照實(shí)驗(yàn)，考察模板劑對(duì)TiO2性能的影響。結(jié)果顯示，模板劑的添加不僅有利于增加產(chǎn)物比表面積和孔容，起到造孔和孔調(diào)節(jié)的作用，還可獲得取代氮和間隙氮兩種形式氮，實(shí)現(xiàn)N的有效摻雜，大幅度提高TiO2的可見

4、光催化活性。為改性TiO2提供一種新的兼具模板劑和氮源雙重功效的材料和選擇方向。
　　 第三部分，以超聲-水熱法為核心制備方法，DADD作為模板劑和氮源，選取反應(yīng)體系pH值為主要影響因素，通過(guò)改變不同條件制備不同N摻雜介孔TiO2納米晶。結(jié)果顯示，反應(yīng)體系不同pH值對(duì)所制備樣品晶型、孔結(jié)構(gòu)、光催化活性等均有顯著影響。綜合比較，pH=7反應(yīng)體系所制備的TiO2比表面積高達(dá)135.8m2/g，且所形成的雙孔形狀規(guī)整、分布均勻;可見光