改性二氧化钛气凝胶的制备及光催化性能研究

发布时间：2024-03-29 18:43

　　利用光催化技术对难降解废水进行前处理具有很多优点，其适用面广，没有二次污染，对有机污染物的降解和矿化完全，能量消耗少且容易实现。作为主要的半导体光催化剂，TiO2得到了人们广泛的关注，目前应用较多的光催化剂是TiO2粉末以及镀在玻璃、陶瓷等固体表面的TiO2薄膜。TiO2气凝胶是透明或半透明状固体，紫外光几乎可以完全穿透气凝胶颗粒，激发气凝胶表层及内部的TiO2，使TiO2释放出空穴和电子。另外，构成TiO2气凝胶的基本颗粒非常小，处在量子尺寸范围，当紫外光照射激发时，其表面生成的空穴和电子不易复合，从而大大提高了光催化活性。TiO2气凝胶在太阳能转化、光催化等领域具有重要的应用前景，它将成为光催化剂的首选材料。 TiO2气凝胶虽然具有良好的光催化活性，然而在应用时仍存在TiO2禁带宽度较大的问题，锐钛矿型TiO2为3.2eV，所以只能利用波长较短，能量较高的紫外光，无法充分利用太阳能，而掺杂Fe3+可以使光催化剂TiO2对光的吸收带向可见光区移动，增强TiO2的可见光区的激发活性。针对以上问题，本实验在离子液体（IL）辅助下采用溶胶凝胶法，在低温常压条件下制备了Fe3+掺杂改性的Ti...

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【学位级别】：硕士

【部分图文】：

图1.1TiO2光催化反应的基本原理

第一章绪论+H2O+e-→H2O2+OH-e-→·OH+OH-应机理方程式表明，催化剂表面产生了氧化性能很强的活泼自和·OH几乎能够将各种有机物质直接氧化成CO2和H2O等无机氧化性能很强，一般不产生中间产物，这也是难以推测光催化原因。

图1.3CdS-TiO2复合材料光催化反应示意图

12.2贵金属沉淀TiO2在紫外光激发下产生的光生电子和空穴的复合速率很快，这大大降低了光催化光解效率，研究表明，通过沉淀一些贵金属元素可以改善半导体光催化性能。TiO2贵金属沉淀是通过浸渍还原、表面溅射、溶胶凝胶法等方法使贵金属形成原子簇沉着在TiO2表面。一方面，贵金属沉....

图1.4金属沉积半导体表面示意图

第一章绪论效抑制了光生电子和空穴的复合[71-73]，图1.4展示了贵金属沉积半导体表面反应示意图。另一方面，由于贵金属具有表面等离子体共振吸收效应（plasmaeffect），贵金属的复合能扩展半导体TiO2材料的影响范围[74-77]，AbadA、NaoiK[....

图2.9气凝胶样品的SEM图

第二章介孔TiO2气凝胶制备图2.9给出了老化不同时间制备的块状TiO2气凝胶固体的SEM照片。从图中可以看出，60℃水浴老化一天制备的二氧化钛粒子呈现无定型，二氧化钛凝胶显示出高度的团聚状态，空隙很小。相反，60℃水浴老化2天、3天、4天后所得到的TiO....

本文编号：3941140