2光催化剂的制备及其光电催化性能研究

  本文关键词：TiO_2光催化剂的制备及其光电催化性能研究，由笔耕文化传播整理发布。

《暨南大学》 2005年

TiO_2光催化剂的制备及其光电催化性能研究

陈芸芸  

【摘要】：半导体TiO_2是一种高效的光催化剂,具有很强的氧化能力,在紫外光照下,它能将空气中和水中的有机污染物降解为CO_2和H_2O,很有可能成为一种处理环境污染物的有效方法,已经引起研究人员的极大关注。光电催化是一种通过施加外加电压,将光激发产生的光生电子迁移到对电极上,减少光生电子—空穴的复合,从而促进光催化剂催化活性显著提高的技术。一般认为,金红石相TiO_2的光催化活性比较差,但它的激发波长范围比较广,且是热力学稳定相,有广泛的应用前景,因此,关于如何提高金红石的光催化活性的研究是非常有意义的。基于这个目的,本文研究了光电催化体系中金红石相TiO_2粉末、薄膜以及复合半导体WO_3-TiO_2薄膜对甲基橙的降解效率。采用溶胶—凝胶法制备锐钛矿相、金红石相以及混晶相TiO_2粉末,分别测试了三者对甲基橙的光催化、电催化以及光电催化降解效率,结果发现金红石的电催化和光电催化活性分别比锐钛矿提高了60.9%和8.3%,电化学实验也进一步证实了这一点。由于固定化的催化剂比粉体催化剂更容易应用于实际的污染治理中,我们采用直接热氧化法制备了金红石相TiO_2薄膜,通过X射线衍射(XRD),扫描电镜(SEM)等表征手段,研究了薄膜的组成和形貌,并将所制薄膜催化剂用于甲基橙的光催化降解反应。结果显示,600℃煅烧3h的金红石相TiO_2具有最佳的光电催化活性,对甲基橙的催化降解率为34.8%;且光电催化降解甲基橙的效率明显大于单一的光催化和电催化效率之和,说明本文所研究的光电催化体系反应存在着光电协同效应。在光电催化体系中加入了电子受体,金红石相TiO_2薄膜的催化活性也明显地提高了。为了进一步改进金红石相TiO_2的活性,在金红石相TiO_2薄膜中掺杂WO_3,发现掺钨量为3%(wt),煅烧温度为500℃时的WO_3-TiO_2薄膜具有最佳的催化活性,比没有掺钨的TiO_2薄膜的催化活性提高了85.7%。并且发现,氧化钨的掺杂使生成金红石相TiO_2的温度降低。

【关键词】：
【学位授予单位】：暨南大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2005
【分类号】：O643.36
【目录】：

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