介孔二氧化钛复合光催化材料的制备与可见光催化性能研究

发布时间：2019-11-24 11:58

【摘要】：近年来,随着工业化和农业化进程的不断深入,产生了大量废水,这些废水排放到河流中,严重威胁人类的生存和发展。1972年,科学家首次利用TiO_2电极光催化裂解水产氢,从此,半导体光催化技术逐步发展起来,并应用于污水处理。TiO_2是最常见的一种半导体光催化剂,然而,由于TiO_2带隙较宽,光生电子-空穴的复合率高,限制了其可见光光催化效率。本论文利用介孔碳提供大的比表面积与贵金属沉积或金属掺杂进行协同作用,构筑具有介孔结构的TiO_2复合光催化材料,从而有效提高TiO_2的可见光催化性能。本论文的研究工作主要从以下几个方面展开:1.采用混合溶剂法,通过改变钛酸四丁酯(TBOT)的量合成一系列不同比例的RF@TiO_2核-壳结构(RF由酚醛树脂与Pluronic F127通过聚合反应制备),于氮气气氛600℃下煅烧得到meso-C@TiO_2,进一步对所得产物表面进行贵金属沉积最终得到meso-C@TiO_2@Ag复合光催化剂。通过对产物进行组成、物相、形貌、结构等表征,结果表明,成功制备了meso-C@TiO_2@Ag三元介孔复合光催化材料,比表面积达到173.9m2/g。在可见光照射下,以降解亚甲基蓝为模型,研究了产物的光催化性能,探讨了TBOT用量以及Ag负载量对产物光催化性能的影响。发现,当加入TBOT的量为0.3 mL时,所制备的meso-C@TiO_2样品40 min内对亚甲基蓝的降解率达到90%。当AgNO3投入量为10wt%时,所制备的meso-C@TiO_2@Ag在40 min内可完全降解亚甲基蓝,性能明显优于市售的纳米二氧化钛P25。2.采用蒸发诱导自组装(EISA)法,通过改变酚醛树脂和钛源的量合成一系列不同比例的C/TiO_2前驱物,于氮气气氛中不同温度下煅烧得到C/TiO_2介孔复合物,进一步对产物沉积贵金属得到C/TiO_2/Ag介孔复合光催化剂。对产物进行物相、组成、形貌、结构等表征,结果表明,成功制备了C/TiO_2/Ag三元介孔复合光催化剂,比表面积达到了149.1m2/g。在可见光下,以降解亚甲基蓝为模型,研究了产物的光催化性能,探讨了C/TiO2比例、煅烧温度以及Ag负载量对产物光催化性能的影响。研究发现,当酚醛树脂加入量为4 g,钛源前驱体加入量为3.2 g,煅烧温度为650℃,AgNO3的投入量为10 wt%时,所制备的C/TiO_2/Ag复合光催化剂具有最佳可见光光催化性能,20 min内对亚甲基蓝降解率为100%。3.采用EISA法,通过改变钛源和CuCl2的质量比合成一系列不同比例的C/TiO_2/Cu前驱物,于氮气气氛中不同温度下煅烧得到C/TiO_2/Cu介孔复合光催化剂。对产物进行物相、组成、形貌、结构等表征,结果表明,成功制备了C/TiO_2/Cu三元介孔复合光催化剂,比表面积达到了156.1 m2/g。在可见光下,以降解亚甲基蓝为模型,对样品的光催化性能进行评价,探讨了钛源和CuCl2的质量比、煅烧温度对产物光催化性能的影响。当钛源和CuCl2的质量比为5:5,煅烧温度为550℃时,所制备的C/TiO_2/Cu介孔复合光催化剂具有最佳可见光光催化性能,20 min内对亚甲基蓝降解率为100%。
【学位授予单位】：江南大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：O643.36

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