磁载C-TiO 2 纳米复合材料合成及其光催化性能研究

发布时间：2021-09-25 05:39

　　面对日益严重的水环境污染问题,研究高效清洁的污水处理方法具有重要的现实意义。利用半导体材料的光催化效应,将其作为光催化剂分解有机污染物实现污水净化受到了越来越多的关注。在众多半导体材料中,锐钛矿型的半导体TiO₂纳米材料展现了作为污水处理光催化剂的巨大潜力,但其宽禁带的能带结构决定了其只能被紫外线激发,而浪费了太阳光中主要的可见光部分,所以对其进行掺杂改性,将其敏感响应谱域扩展至可见光部分成为了当前研究热点之一。同时,在污水处理的过程中,由于TiO₂纳米光催化剂无法回收,会造成光催化剂的浪费。因此,如何实现光催化剂高效回收,降低污水处理成本,成为当前研究热点之二。针对上述瓶颈问题,本文从利用碳辅助法制备C-TiO₂纳米颗粒出发,增强了TiO₂在可见光谱域的吸收效率;将磁性Fe3O4纳米材料与C-TiO₂纳米颗粒进行复合,实现了光催化材料的有效回收;在上述两层材料中间不完全负载一层SiO₂绝缘层,解决了因材料内电子和空穴复合而严重降低其光催化效率的难题;以磁... 

【文章来源】：太原理工大学山西省 211工程院校

【文章页数】：92 页

【学位级别】：博士

【部分图文】：

纳米颗粒与其他材料尺寸比较

2-[47-49]，大多数很难降解的有机污染物，臭味物质、杂菌和需清洁材料的污垢都可以通过这种高活性的自由基氧化去除，半导体纳米材料光催化降解原理如图1.2所示。图 1.2 半导体纳米材料光催化降解原理Figure 1.2 Photocatalytic degradation principle of semiconductor nanomaterials光激发的电子空穴对(e-/ h+)产生后在半导体内部极易发生复合，但扩散至表面可以发生多种化学反应变化，主要表现在复合反应、光催化氧化还原以及光分解[50-54]中。因此半导体光催化材料的能带位置结构、吸收光谱特征频率、纳米颗粒比表面积、晶体活性面、反应温度压强等条件、俘获剂能力以及敏化剂种类等等必须进行有效调控来减少电子空穴对的复合比例(e-/ h+)。当材料表面被光敏化后，半导体光催化剂的激发波长范围被大大的拓宽了，并且提高了光催化降解的反应速率以及效率，因此明显提高了敏化

催化剂以 TiO2为代表。J.H.Cary 等在 1976 年开展研究，研究结果发现以 TiO2作为光催化剂降解了浓度照射半个小时后被全部脱氯。Purden 等[57]在 1983 年发HCl3）的研究，一系列的研究结果表明 TiO2半导体较强的降解能力，从而开辟了应用于环境保护研究半时间，光催化降解效率一直处于较低水平，直到 Verwe吸收性和光降解效率可以通过在半导体催化剂中掺与大幅度提高，从此对单纯的半导体催化剂进行各种些有机物或无机物对单纯催化剂进行修饰的相关研究体催化剂催化活性的方法，得到一些新型优异性能[59]通过该浸渍法合成研制 Co3O4/BiVO4复合光催化剂可见光下对苯酚表现出较强的光催化活性和较高的降


本文编号：3409202