可见光响应型TiO2基光催化剂的制备及研究

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1、分类号：单位代码：１０１４０密级：公开学号：４０３１５４１８２５？ＬＩＡＯＮＩＮＧＵＮＩＶＥＲＳＩＴＹ专业学位论文ＴＨＥＳＩＳＦＯＲＰＲＯＦＥＳＳＩＯＮＡＬＭＡＳＴＥＲＤＥＧＲＥＥ可见光响应型ＴｉＯ２基光催化剂的制备论文题目：及应角研究ＰｒｅａｒａｔｉｏｎａｎｄｌｉｉｉＯ－ｂａｓｅｄＰｈｏｐＡｐｐｃａｔｏｎｏｆＴ２ｔｏｃａｔａｌｙｓｔｕｎｄｅｒＶｉｓｉｂｌｅＬｉｇｈｔＩｒｒａｄｉａｔｉｏｎ英文题目：论文作者：邵丝雨指导教师：郭放研究员

2、专业：化学工程＇二〇一完成时间：八年五月申请辽宁大学硕士专业学位论文可见光响应型TiO2基光催化剂的制备及应用研究PreparationandApplicationofTiO2-basedPhotocatalystunderVisibleLightIrradiation作者：邵丝雨指导教师：郭放研究员专业：化学工程答辩时间：2018年5月30日二○一八年五月·中国辽宁摘要摘要TiO2因其化学性质稳定、无毒、价格低等优点，被广泛的应用在光催化领域。但由于其宽禁带，只能吸收紫外光，而且光生电子空穴对容易

3、复合。因此，增强TiO2对可见光的响应和有效的减小光生电子和空穴对的复合几率，对提高其光催化活性有着重要的实际意义。本文以TiO2为基体，通过金属掺杂和形成异质结光催化剂对其进行改性。利用XRD、SEM等方法对制备的样品进行了表征，并通过光催化降解罗丹明B染料分析了不同质量比、不同煅烧温度对催化性能的影响。同时为解决TiO2粉体的利用和回收，对改性后的光催化剂进行了在不同载体上的负载并分析了其光催化降解性能。1.采用溶胶-凝胶法，利用金属元素Fe对TiO2光催化剂进行改性。研究发现，当Fe的含量达到0.1%

4、、在400℃下进行煅烧时，光催化活性最佳。由紫外-可见吸收光谱和荧光光谱表明：通过引入金属元素Fe可以减小催化剂的禁带宽度和产生晶格缺陷，使TiO2的光催化活性得到了提高。2.采用溶胶-凝胶法，将窄禁带的g-C3N4引入到TiO2中得到g-C3N4/TiO2异质结复合光催化剂。在可见光照射的条件下，当g-C3N4的含量为50%、煅烧温度为400℃时，光催化活性最佳。通过紫外-可见吸收光谱和荧光光谱等表明：TiO2与g-C3N4构建异质结后，可以加快光生载流子的移动，减小光生电子和空穴对的复合几率，使TiO2

5、的光催化活性得到了提高。3.利用喷涂的方法在不同载体（氧化铝陶瓷、氧化铝球、碳纤维网）表面分别制备了Fe/TiO2和g-C3N4/TiO2复合光催化涂层。通过对比各光催化涂层降解罗丹明B的研究结果可知：碳纤维网作为载体时，所制得的复合光催化涂层的催化效果最好。此外，由牢固度性能测试表明：复合光催化涂层在载体表面上具有一定的附着力和催化活性。关键词：TiO2，溶胶-凝胶法，可见光，复合涂层，光催化性能IAbstractABSTRACTTitaniumdioxide(TiO2)hasbeenconsidered

6、asoneofthemostpromisingmaterialsforitsapplicationinphotocatalysisbecauseofitshighchemicalstability,non-toxicityandhighphotocatalyticactivity.However,traditionalTiO2photocatalystcanonlyabsorbUVlightowingtoitswidebandgap.Furthermore,thephotocatalyticperforma

7、nceofphotocatalystisalsolimitedbytheabilityofseparationofphotogeneratedcarriers.Therefore,itismeaningfultodevelopaneffectiveroutetoenhancevisibleresponsiveactivityandimprovethephotogeneratedelectron-holepairsseparationefficiencyofphotocatalysts.Inthispaper

8、,weattemptedtoimprovethephotocatalyticperformanceofTiO2bydopingmetalelementandformationofheterostructures.ThecatalystobtainedwerecharacterizedbyXRD、SEM、UV-VisDRS、PL.Theirphotocatalyticactivitieswereinvestigat