二氧化鈦-氮化硼復(fù)合光催化劑的制備及光催化性能的研究.pdf

1、近年來(lái)隨著全球工業(yè)化進(jìn)程的發(fā)展，環(huán)境問(wèn)題日益嚴(yán)重，尤其是包含有機(jī)污染物的廢水廢氣污染日益引起人們的關(guān)注。在眾多治理環(huán)境污染的方法中，半導(dǎo)體光催化技術(shù)被認(rèn)為是最有效和綠色環(huán)保的方法，并在環(huán)境治理中表現(xiàn)出巨大的潛力。TiO2是半導(dǎo)體光催化劑中的代表，具有良好的化學(xué)穩(wěn)定性，對(duì)人體無(wú)毒害，制備成本低等優(yōu)點(diǎn)，且適用范圍廣，深度氧化完全，在有機(jī)污染物處理方面具有明顯的優(yōu)勢(shì)。然而傳統(tǒng)TiO2光催化劑禁帶寬度較大(Eg=3.2 eV)，只能吸收紫外光，

2、效率較低，通過(guò)離子摻雜、離子注入以及染料光敏化可以拓展其吸收波長(zhǎng)，進(jìn)而達(dá)到可見(jiàn)光響應(yīng)。純TiO2光生電子和光生空穴容易復(fù)合，降低了光催化活性，還存在易流失、難回收的問(wèn)題。通過(guò)與其他材料制備成復(fù)合材料可以有效解決上述問(wèn)題。
　　在本文中，我們以硼酸-三聚氰胺加和物（M·2B）為前驅(qū)體在不同條件下制備了高比表面積的多孔氮化硼（PBN）、活性氮化硼（ABN）以及氟化活性氮化硼（F-ABN），并以之為載體，制備了一系列二氧化鈦/氮化硼復(fù)合

3、光催化劑，并研究了復(fù)合催化劑比表面積以及光催化條件等因素對(duì)光催化降解有機(jī)物的影響和機(jī)理。論文研究成果如下：
　　(1)通過(guò)在NH3氣氛中熱解M·2B前驅(qū)體制備了具有高比表面積的多孔氮化硼材料纖維，并以其為載體，鈦酸丁酯為鈦源，采用溶膠-凝膠法制備了TiO2/PBN復(fù)合光催化劑?？疾炝似鋵?duì)次甲基藍(lán)的光催化降解能力及循環(huán)反應(yīng)性能。結(jié)果表明，該復(fù)合光催化劑具有良好的光催化降解有機(jī)物的能力，并且具有良好的穩(wěn)定性。銳鈦礦晶型TiO2薄膜均勻

4、覆蓋在PBN纖維表面，形成了具有高分散高比表面積的復(fù)合光催化劑。另外由于存在孔吸附和TiO2高效光催化產(chǎn)生協(xié)同作用，增強(qiáng)了TiO2的光催化性能。在紫外光照射下60 min次甲基藍(lán)的最高去除率可達(dá)88.0％。
　　(2)在N2氣氛中熱解M·2B前驅(qū)體制備了活性氮化硼，并利用氟硼酸銨對(duì)ABN進(jìn)行進(jìn)一步處理，合成了具有高比表面積的氟化活性氮化硼材料。以P25 TiO2為原料，F(xiàn)-ABN為載體，采用粉體燒結(jié)法制備了氟化活性氮化硼纖維負(fù)載的

5、TiO2。與ABN為載體的TiO2催化劑相比，前者表現(xiàn)出更強(qiáng)的吸附能力和更高的光催化活性。在紫外光照射下90 min次甲基藍(lán)的最高去除率可達(dá)85.5%。
　　(3)以鈦酸丁酯為鈦源，直接在M·2B纖維上沉積制備了催化劑前驅(qū)體，然后通過(guò)高溫處理得到了負(fù)載在多孔BN纖維載體上的氮摻雜TiO2復(fù)合光催化劑（TiO2-xNx/BN），考察了TiO2-xNx/BN對(duì)羅丹明B（RhB）的光催化降解能力、光催化降解最優(yōu)條件和循環(huán)反應(yīng)性能。結(jié)果表