超强酸化及表面金属ag掺杂二氧化钛的制备及光催化性能的研究

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1、Y1212914p7lI大牟p7lI犬学硕士学位论文作者——越完成日期2QQ2生主且2旦培养单位堕趔盘堂指导教师壅堕壹邀专授予学位日期生旦目四11I大学硕士学位论文超强酸化及表面金属Ag掺杂二氧化钛的制备及光催化性能的研究4化学工艺专业研究生：罗妮指导教师：张昭Ti02作为一种高禁带宽度的半导体材料，具有化学性质稳定、无毒且成本低的优点，是优良的光催化材料。但Ti02较低的光量子效率和较慢的反应速率使其光催化活性不高，需要对其进行表面改性，如掺杂离子、光敏化等，以进一步提高其光催化活性，扩展其在环境治理等领域的

2、应用。本研究以工业TiOS04溶液为原料，通过钛液热水解得到多孔、高比表面积的偏钛酸。以偏钛酸为载体，分别用一步法和光催化还原法制备出高活性的介孔S042"／Ti02和Ag／Ti02光催化剂。用低温氮吸附一脱附等温线、XRD、XPS、紫外．可见(Uv二Ⅵs)漫反射光谱、傅里叶变换红外光谱(Fr二m)、Hammett指示剂、艾氏卡等方法对催化剂进行了表征，以亚甲基蓝的光催化氧化降解反应考察了锐钛矿型Ti02的两种改性催化剂的光催化性能。研究结果表明：(1)通过直接洗涤、焙烧偏钛酸一步制备S042一／Ti02催化剂

3、，不仅简化了以往先制备多孔Ti02载体，再负载硫酸两步走的工艺，而且原料易得，成本低廉。(2)由于在焙烧过程中硫酸根和偏钛酸孔壁上的自由羟基键合，不仅有效抑制了Ti02晶粒的长大及晶相转变，使Ti02保持了介孔结构、较高的比表面积和锐钛矿晶型；而且键合硫酸根中S=O的强电子诱导效应使邻近的Ti成为超强酸中心，促进了Ti02光生电子一空穴对的分离，延长了电子一空穴对的寿’基金项目；国家自然科学基金资助项目(50474071)。I四川大学硕士学位论文命，提高了催化剂的光催化活性。(3)在500℃焙烧2h，S042-

4、负载量为3．7％时，S042一仍02催化剂具有稳定的介孔结构，比表面积高达217．5m2·g_。，表面酸性Ho强于．14．52，应用在亚甲基蓝光催化氧化反应中显示出良好的光催化活性，远优于P25型Ti02。(4)利用光催化还原法完成载体表面Ag+离子的还原，优于一般的浸渍法、水热法和碳酸银沉淀法。用光催化还原法制备Ag／'ri02催化剂，当Ag：Ti02为0．08：1．0(质量比)，制备反应液pH值为2，焙烧温度为400"C时，能得到颗粒均匀、比表面积大、Ag分散性好的Ag／Ti02光催化剂，其光催化性能高于纯

5、Ti02。(5)Ag／Ti02光催化性能的提高主要在于引入Ag作为耗尽层，提高了Ti02的电荷分离能力。同时，掺杂Ag后，Ti02表面对．OH和水的吸附增强，提高了Ti02表面参与光催化氧化反应的羟基自由基·OH的浓度，且Ti02的禁带宽度增大，光催化氧化，还原能力提高。关键词：介孔二氧化钛超强酸化Ag改性光催化II四川大学硕士学位论文StudyonthepreparationandphotocatalyticperformanceofsulfatedTi02andAg．10adedTi02+Major．-Ch

6、emicalTechnologyGraduatestudent：LuoNiSupervisor：Prof．ZhangZhaoAsa虹ndofsemiconductormaterialwithhighforbiddenband，Ti02isallexcellentphotocatalytiematerialwithmeritsofsteadychemicalproperty,nontoxicityandlow-cost．However,thelowphotonefficiencyandtheslowreactiv

7、evelocitymakeitsphotocatalyticactivitypoor．Toimproveitsphotocatalyticactivityanddevelopitsapplicationinenvironmentalmanagement，surfacemodificationisneeded，suchasadulteratingionandlightsensitization．UsingindustrialTiOS04solutionasrawmaterials，metatitanieacidp

8、reparedbyhydrolysisofTiOS04solutionasacarderwithporousandhigllspecificsurfacearea,themesoporousS042一仍02photocatalystandAg／Ti02photocatalystwerepreparedbyone-stepprocessandphotocatalyticreduction