納米二氧化鈦復合光催化劑的制備、表征及其可見光催化性質(zhì)研究.pdf

1、近年來，光催化技術發(fā)展迅速，光催化劑利用太陽能可以將有機或無機污染物降解為無害物，而且反應條件溫和、設備簡單。TiO2是一種常用的光催化劑，具有催化活性高、化學和光穩(wěn)定性好、安全無毒和廉價易得等優(yōu)點，因而廣泛用于有機污染物降解、消毒滅菌和自清潔等領域。但是，作為一種n型半導體，TiO2能帶隙較寬，使其只能被太陽光中少部分的紫外光所激發(fā)，因而大大限制了TiO2光催化技術的實際應用。為了將TiO2光響應范圍擴展至可見光區(qū)，人們對其進行了各種

2、改性和修飾，如貴金屬沉積、半導體復合、離子摻雜、光敏化以及表面還原處理等，開發(fā)具有可見光響應的光催化劑，這在理論上和實際應用上都具有非常重要的實際意義。
　　 本論文主要研究具有可見光催化活性的二氧化鈦系列復合光催化劑，以探索具有可見光響應的光催化劑為研究目標，利用水熱合成法合成了具有銳鈦礦相的二氧化鈦納米管，同時還結合溶膠凝膠法以及共沉淀法制備了基于TiO2的多種復合光催化劑，并研究它們在可見光下的光催化活性及穩(wěn)定性，提高Ti

3、O2在可見光區(qū)域降解染料的光催化性能，具體內(nèi)容如下：
　　 一、首先利用水熱合成法和雙氧水處理制得銳鈦礦相TiO2納米管，然后通過沉淀和光化學反應將Ag@AgCl納米粒子負載于其上，從而制得TiO2納米管負載的表面等離子體光催化劑。結果表明，經(jīng)Ag@AgCl納米粒子修飾后，銳鈦礦相TiO2納米管因表面等離子共振效應而對可見光具有明顯的響應，光生電子-空穴對更容易分離，因而TiO2納米管的可見光催化活性增加。該催化劑對亞甲基藍分子

4、具有很強的吸附能力，在可見光照射1 h后就可完全降解脫色。另外，該光催化劑重復使用5次后，亞甲基藍脫色率仍保持90％以上。
　　 二、利用溶膠凝膠法得到TiO2溶膠，利用Hummers法制得氧化石墨烯(GO)，然后通過水熱合成法將GO與TiO2反應，得到TiO2/G。再用AgNO3溶液將Ag+負載到TiO2/G復合物中，用NaBH4將Ag+還原成Ag，最終得到Ag/TiO2/G復合材料。結果表明，經(jīng)過利用石墨烯(G)所具有的大的

5、表面積，較強的電子傳輸能力及Ag粒子的表面等離子共振效應(SPR)，復合光催化劑對可見光有明顯的響應，光生電子-空穴對更容易分離，因而光催化劑的可見光催化活性提高。該催化劑對亞甲基藍染料有很強的吸附脫色能力，光催化穩(wěn)定性也很強。
　　 三、采用水熱合成法和雙氧水處理制得銳鈦礦相TiO2納米管，通過巰基乙酸將半導體PbS量子點組裝在TiO2納米管上，得到相應半導體量子點敏化TiO2納米管的光催化劑。并探究巰基乙酸濃度和攪拌時間對光

6、催化效率的影響。實驗結果表明，當巰基乙酸的濃度為0.6 mol/L，攪拌時間為5分鐘時得到的光催化劑活性最好，在可見光條件下催化降解亞甲基藍的效果更佳。
　　 本論文中制備的新型具有可見光響應的二氧化鈦系列復合光催化材料，具有較強的光催化活性，穩(wěn)定性較好，可以重復使用。這些新型的光催化劑相比于其他同類的催化劑，擴大了TiO2的光吸收范圍，提高了對太陽光能的利用。這些新型復合催化劑在光電催化及工業(yè)污染治理等領域都有很好的應用前景。