改性TiO_2光催化剂的制备、表征及可见光催化降解罗丹明B性能研究

发布时间：2017-06-09 19:01

  本文关键词：改性TiO_2光催化剂的制备、表征及可见光催化降解罗丹明B性能研究，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：在半导体材料中，TiO2因具有光催化活性高、无毒副作用、化学稳定性好、使用安全、价格低廉等特点而得到广泛研究。但由于TiO2具有较大的禁带宽度，只能被太阳光中的紫外光所激发，因而对太阳能利用率较低。此外，产生的光生电子和光生空穴也十分容易复合以致降低光量子产率。基于以上因素，本文以钛酸正丁酯为钛源，采用溶胶-凝胶法，分别制备了钴、锡共掺杂的Co-Sn/TiO2光催化剂，以及Co-Sn/TiO2/SiO2与Co-Sn/TiO2/WO3催化剂。同时，分别采用XRD、FI-IR、UV-Vis DRS、BET和光催化降解罗丹明B对其结构和光催化性能进行了研究。 1.在Co、Sn共掺杂的TiO2光催化剂体系中，所有样品均为金红石型，，并属纳米级，煅烧温度的升高并未改变催化剂的晶相；钴锡共掺杂的TiO2催化剂的晶粒尺寸远小于纯TiO2，说明钴锡掺杂抑制TiO2晶粒的生长。同时，钴锡掺杂能使TiO2的禁带宽度变窄，拓宽TiO2的光响应范围至可见光吸收区域，但煅烧温度对样品的可见光响应性能的提高并没有显著效果。光催化性能测试结果表明，煅烧温度为500℃，共掺杂10%Sn和1%Co(均为质量分数)的TiO2催化剂，在可见光照射下对罗丹明B的降解在Co-Sn/TiO2系列催化剂中最好，为73.26%。 2.在得到的最优掺杂量与最优煅烧温度的基础上制备的Co-Sn/TiO2/SiO2催化剂均为锐钛矿型， SiO2含量的增加能够抑制Co-Sn/TiO2/SiO2催化剂晶粒尺寸的生长。另外，Co-Sn/TiO2/SiO2催化剂在可见光范围均有可见光响应能力。光催化性能测试结果表明，与Co-Sn/TiO2系列催化剂相比，Co-Sn/TiO2/SiO2系列催化剂对罗丹明B的降解率明显得到提高，均达到90%以上。 3.在得到的最优掺杂量与最优煅烧温度的基础上制备的Co-Sn/TiO2/WO3催化剂均为锐钛矿型，且WO3含量的增加能够抑制Co-Sn/TiO2/WO3催化剂晶粒尺寸的生长。另外，Co-Sn/TiO2/WO3催化剂在可见光范围均有可见光响应能力。光催化性能测试结果表明，当WO3的质量分数为4%时，相应的Co-Sn/TiO2/WO3催化剂对罗丹明B的光催化效率最高，达88.09%。
【关键词】：Co、Sn共掺杂 光催化剂 可见光响应 TiO2
【学位授予单位】：浙江农林大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2014
【分类号】：O614.411;O643.36
【目录】：

• 摘要4-5
• ABSTRACT5-9
• 1. 绪论9-18
• 1.1 TiO_2的晶体结构和光催化机理9-11
• 1.1.1 TiO_2的晶体结构9-10
• 1.1.2 TiO_2的光催化机理10-11
• 1.2 提高 TiO_2光催化性能的常用方法11-15
• 1.2.1 表面染料光敏化11
• 1.2.2 贵重金属沉积11-12
• 1.2.3 半导体复合12-13
• 1.2.4 离子掺杂13-15
• 1.3 TiO_2材料的主要制备方法15-17
• 1.3.1 气相法15-16
• 1.3.2 液相法16
• 1.3.3 固相法16-17
• 1.4 本论文研究的意义和内容17-18
• 2. 实验材料和研究方法18-23
• 2.1 主要化学试剂及实验设备18
• 2.1.1 主要化学试剂18
• 2.1.2 主要实验设备18
• 2.2 光催化剂的表征18-20
• 2.2.1 X 射线衍射(X-ray diffraction ,XRD)18-19
• 2.2.2 紫外可见漫反射光谱分析19
• 2.2.3 比表面积测试19-20
• 2.2.4 傅里叶变换红外光谱20
• 2.3 TiO_2的光催化性能研究20-23
• 2.3.1 实验对象的选择20-21
• 2.3.2 光催化降解罗丹明 B21-23
• 3. Co-Sn/TiO_2复合催化剂的制备及其可见光催化活性23-42
• 3.1 光催化剂的制备23-24
• 3.1.1 TiO_2光催化剂23
• 3.1.2 Co-Sn/TiO_2光催化剂23-24
• 3.1.3 不同煅烧温度下的 Co-Sn/TiO_2光催化剂24
• 3.2 催化剂表征结果与讨论24-33
• 3.2.1 样品的 XRD 分析24-25
• 3.2.2 样品的 FI-IR 分析25-26
• 3.2.3 样品的紫外可见漫反射分析26-28
• 3.2.4 样品的 BET 测试分析28-31
• 3.2.5 样品的光催化活性研究31-33
• 3.3 温度对 Co-Sn/ TiO_2光催化剂的影响33-41
• 3.3.1 样品的 XRD 分析33-34
• 3.3.2 样品的 FI-IR 分析34-35
• 3.3.3 样品的紫外可见漫反射分析35-37
• 3.3.4 样品的 BET 测试分析37-39
• 3.3.5 样品的光催化活性研究39-41
• 3.4 本章小结41-42
• 4. Co-Sn/ TiO_2/ SiO_2复合催化剂的制备及其可见光催化降解罗丹明 B42-51
• 4.1 Co-Sn/ TiO_2/SiO_2催化剂的制备42-43
• 4.2 催化剂表征结果与讨论43-50
• 4.2.1 样品的 XRD 分析43-44
• 4.2.2 样品的 FI-IR 分析44
• 4.2.3 样品的紫外可见漫反射分析44-46
• 4.2.4 样品的 BET 测试分析46-48
• 4.2.5 样品的光催化活性研究48-50
• 4.3 本章小结50-51
• 5. Co-Sn/ TiO_2/WO3复合催化剂的制备及其可见光催化降解罗丹明 B51-61
• 5.1 Co-Sn/ TiO_2/SiO_2催化剂的制备51-52
• 5.2 催化剂表征结果与讨论52-59
• 5.2.1 样品的 XRD 分析52-53
• 5.2.2 样品的 FI-IR 分析53
• 5.2.3 样品的紫外可见漫反射分析53-55
• 5.2.4 样品的 BET 测试分析55-57
• 5.2.5 样品的光催化活性研究57-59
• 5.3 本章小结59-61
• 6.结论61-63
• 参考文献63-68

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