tiolt2gt纳米光催化剂的改性及其降解有机物的研究

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1、摘要随着纳米科技的快速发展，纳米TiO：光催化材料在太阳熊转换与存储、污水处理、空气净化、除菌保洁、自洁防雾等各方面表现出了更加独特的优异性能，成为目前最引人注目的环境净化材料。本文在总结纳米Ti02光催化剂改性研究进展的基础上，重点进行了以下几个方面的研究。1)溶胶凝胶法制备了Ti02纳米粉末，其晶粒尺寸在10nm左右。通过对样品的表征，研究了光催化剂晶型、晶粒尺寸、比表面积等因素对样品光催化性能的影响。提出并初步研究了纳米光催化剂的临界尺寸效应，认为Ti02纳米晶对于光催化活性存在一个临界尺寸(5～10nm)。当粉末的粒径小于这个临界尺寸时，表现出明显的蹙子尺寸

2、效应以及光催化活性。2)制备了zI舛离子以及稀土离子(La¨和Ce4+)掺杂Ti02纳米晶。研究结果表明：锆离子掺杂样品Til一。zh02的光催化性能明显高于纯的氧化钛样品；并且当锆的含量为6％时样品Ti09,Zro．0602的光催化活性最大，甚至超过"ri02P25。但Zr4+掺杂样品的抗失活稳定性却要低于Ti02P25。稀土离子掺杂可以明显提高Ti02光催化活性，但是对于不同的离子，其最佳值也不同，La3+最佳掺杂量为O．5％，Ce3+的最佳掺杂量是0．02％。掺杂后样品在日光照射下也具有很好的光催化降解效果。3)采用二次水解键合法成功制备了硅胶多层负载Ti02

3、光催化剂x—Ti02／silicagel。对样品进行了扫描电镜(SEM)、红外光谱(m)、比表面积的测试，同时通过H2Ti02(S04)2比色法进行了Ti02负载量的测定。样品的光催化性能和吸附性能通过亚甲基兰溶液的脱色率进行了表征，研究表明随着负载层数的增加样品中Ti02的含量逐渐升高，吸附能力逐渐降低，且样品5-TiOdsilicagel的光催化性能最强，降解时间t为60min时，对亚甲基兰溶液的脱色率达到90％以上。并且在催化剂存在的情况下降解过程符合一级动力学方程。4)成功制备了高效Ti02tZa02复合光催化剂。首先Zr02的制备采用醇水溶液加热法，然后T

4、i02以沉淀法与事先制备的Zr02复合。样品晡OJdfied—Zr02不但在紫外光下具有高韵光催化活性，而且在日光下也同样具有良好的光催化活性；在紫外光下和日光下光照时间t为0．5h和2h时，对甲基橙溶液的脱色率分别高达93．4和89．0。实验中还发现样品TiOdealcined-Za02的光催化能力虽然不高，但是可能具有比较完好的核壳式结构。5)以溶胶一凝胶法制备了新型纳米Ti02薄膜以及以ZrTi04、Si02为过渡层的异质结构薄膜，并且对表面的光催化层进行了离子掺杂改性。研究结果表明，当渡膜层数为4层时，光催化活性最强，吸收边的红移量最大；离子掺杂的薄膜样品具

5、有较高的光催化活性；异质结构薄膜与同质结构的"ri02薄膜相比，其光催化活性平均提高了15—20％。综上所述，本文通过对TiOz光催剂改性的系统研究，在纳米光催化材料(纳米晶、复合纳米粉末、异质结构纳米薄膜等)的制备方法、降解效果的评价、光催化剂的作用机理等方面获得了许多有意义的结果，具有一定的创新性，这为进～步研究新型光催化材料奠定了基础。关键词：纳米Ti02；改性：离子掺杂；负载；光催化降解ABSTRACTWiththerapiddevelopmentofnanotechnology,nanometerTi02hasexpressedtheoutstanding

6、propertyonconversionandstoringofsolarenergy、sewagetreatment、airpurification、degermingkeptclean、self-cleaningantifogging，andbecomethemostconspicuousenvironmentalpurificationmaterial．Inthispaper，onthefoundationofsummarizingthedevelopmentofthemodificationanddegradingorganicpollutesofnano—

7、scaledTi02photocatalyst，thefollowingaspectswerestudied．1)Ti02nanocrystalswereobtainedviasol-gelmethodsandthegrainsizewasabout10nm．Themainfactors，thecrystalphase，grainsize，specificsurfacearea，andsurfacemorphology,whichinfluencedphotocatalyticproperties，wetestudiedbycharacterizingthesa