球形二氧化钛的制备、改性及光降解性能研究

发布时间：2020-04-06 07:39

【摘要】：TiO_2作为一种典型的半导体材料,以其优异的光催化性能、无毒无害、廉价易得等优点成为目前大家最为关注的一种半导体催化材料,但在实际应用中,TiO_2也存在着光谱响应范围较窄、量子效率低、光能利用率低以及难循环再利用等问题,如何能够摒弃或改进这些问题,制备出光催化性能优异的TiO_2光催化剂是其能否在现实中得到广泛应用的关键所在。本文主要合成了两种高分散度、高比表面积的球形TiO_2,并通过纳米金属粒子或金属氧化物负载,研究了这类催化剂的催化性能,为TiO_2光催化剂的发展与应用进行了有益的探索。首先以钛酸四丁酯作为钛源,利用溶胶-凝胶法和溶剂热法分别制备得到两种不同的球形TiO_2,其粒径均匀,晶型稳定,是常见的锐钛矿相TiO_2。其次对溶胶-凝胶法制得的TiO_2样品进行了金属离子负载,得到了三个系列光催化剂:Cu-TiO_2、Ag-TiO_2、Pd-TiO_2;对溶剂热法制得的TiO_2样品进行了金属氧化物的负载,获得了四个系列光催化剂:CuO-TiO_2、Fe_2O_3-TiO_2、Ag_2O-TiO_2、PdO-TiO_2。另外,利用光还原法对两种TiO_2进行复合型负载,得到七个系列光催化剂M/MO-TiO_2(M=Cu、Fe、Ag、Pd)。通过XRD、SEM、TEM、XPS、EDS、UV-Vis等表征手段对制备的光催化剂的晶型、形貌结构、元素种类及状态、光谱特性等进行了表征分析,并通过降解亚甲基蓝溶液评价其光催化性能,其稳定性也通过循环实验进行了比较。由实验结论可知,所制备的两种纯TiO_2在可见光下响应弱、吸收小,而经过负载改性之后的光催化剂均表现出较好的催化性能。
【图文】：

种 n 型半导体，禁带宽度比较大。以锐钛矿相 TiO2为可以计算得到其禁带宽高达 3.2 eV，再由禁带宽度 Eg关系，即λ g=1240/ Eg，可以知道以锐钛矿 TiO2作为光为 387 nm。即当 387 nm 以下波长的光照射在 TiO2表面量之后，受激向上跃迁到达导带，在导带上形成带有负由于电子跃迁留下的空位，即是带有正电荷性质的空穴成了光生电子-空穴对。一般在光催化反应过程中，周种常见的物质。外界的 O2或 H2O 分子与光生 e-和 h+结 O2-和·OH，，这些自由基氧化性极强，与有机物结合可以无害的 CO2和 H2O，因而起到了降解有害物的作用；另以把吸附在 TiO2表面的金属离子由高价降为低价，从至是无毒物质[8]，于是起到去毒化的作用。激发过程如

图 2-1 八位反应器Fig. 2-1 Eight-bit reactor以锐钛矿相、金红石相和板钛矿相三种多、光催化性能最佳的当属锐钛矿相。 TiO2样品进行 XRD 表征分析，通过与标品的出峰位置跟锐钛矿相 TiO2特征峰O2样品都是标准的锐钛矿相 TiO2。果基底基本平整，没有出现明显杂峰，杂质完全除去，所得最终样品纯度较高。面对应的特征峰位置已在图中详细注
【学位授予单位】：西北大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：O643.36;TQ134.11

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本文编号：2616220