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《纳米二氧化钛的制备表征及光催化性能研究》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在学术论文-天天文库。
1、第二十六卷第六期楚雄师范学院学报Vol126No162011年6月JOURNALOFCHUXIONGNORMALUNIVERSITYJun12011纳米TiO的制备表征及光催化性能研究¹2董刚司民真徐媛(楚雄师范学院物理与电子科学系,云南楚雄675000)摘要:采用溶胶)凝胶法制备纳米TiO2光催化剂。通过XRD、FT-IR、PL等对TiO2样品进行表征和分析,并以亚甲基蓝(MB)作为目标降解物,考察经不同热处理温度TiO2催化剂对MB的降解效果。结果表明:所制备的TiO粉体在500e热处理5h后为锐钛矿相与金红石相的混晶相,对2亚甲基蓝(MB)降解率最高。光催化剂存在
2、最佳热处理温度和最佳用量。关键词:纳米TiO2;溶胶)凝胶法;光催化中图分类号:TB383文章标识码:A文章编号:1671-7406(2011)06-0071-0611引言纳米TiO2光催化剂具有良好的化学稳定性、无毒、制备成本低等优点而成为研究热点,锐钛矿[1)4]相的纳米TiO2具有良好的光催化性能而得到广泛的研究。然而TiO2光催化剂在实际应用中存在一些缺陷,如:其带隙较宽(312eV),光吸收波长主要局限在紫外光区(387nm),对太阳光能的利用率低;半导体光生电子)空穴的复合率高,光量子效率低;影响光催化性能的因素很多,如结晶度、晶相、晶粒大小,制备方法等。自
3、然界中存在锐钛矿、金红石和板钛矿三种结构,不同结构的[5)6]二氧化钛具备不同的应用性能,在光催化研究报道中通常认为:锐钛矿相比金红石相光催化活性更高,但金红石相为热动力学稳定态,与纯锐钛矿相相比具有更低的带隙(310eV),在大于400nm的可见光有强吸收性能,金红石相与锐钛矿相进行结构复合后,利用两者之间的协同效应,实现结构的优势互补,拓宽光谱响应,提高光催化活性。近年来,研究者对提高TiO2光量子效率进[7)8]行研究,并取得一些成果。由于实验条件、实验方法的差异,对光催化剂的制备,光催化性能的影响差异较大。本文采用溶胶)凝胶法制备不同热处理温度纳米TiO,研究纳
4、米TiO的结构及光催化性能。2221实验211光催化剂的制备21111试剂钛酸四正丁酯(Ti(OC4H9)4C1P1)上海晶纯试剂有限公司,硝酸(HNO3A1R1)四川德阳化学试剂公司,水解抑制剂(自制),蒸馏水(自制)。21112TiO2样品的制备在温度为60e的水浴中及强力搅拌下,将一定量钛酸四正丁酯(C1P1),水解抑制剂(自制),加入到80ml蒸馏水中,充分混合后用HNO3(215mol/L1)调节pH值形成混合溶液,反应10~12h即可得到均匀、透明淡黄色溶胶,经陈化,80e干燥,分别在空气气氛下300e、400e、500e、600e、700e煅烧5h,研磨后
5、得到淡黄色TiO2粉体。212光催化剂性能的表征¹基金项目:楚雄师范学院科研项目(项目编号08YBYJ05)。收稿日期:2011-04-11作者简介:董刚(1963)),男,云南楚雄人,副教授,从事光催化材料性能研究。#71#楚雄师范学院学报2011年第6期楚雄师范学院学报2011年第6期所制备的样品用RigakuTTRIII型转靶多功能X射线衍射仪(日本Rigaku公司)分析物相,确定粉体的晶相结构;用FTS-40型FT-IR光谱仪(美国BIO-RAD公司)分析原子间的键合情况;用ZSX100型X射线荧光光谱仪(日本Rigaku公司)测试PL荧光光谱,分析光生电子空穴
6、的复合情况;用JH722N可见分光光度计(上海菁华科技仪器有限公司)测试光催化性能。213光催化性能分析以30W普通日光灯作为光源,取012g催化剂样品,加入到50ml浓度为0101g/L的亚甲基蓝溶液中,构成悬浮体系,避光搅拌30min后,放置在日光灯下继续搅拌,每隔一定时间取样,离心分离后,取上部清液测定其吸光度,通过UV-Vis可见分光光度计测定亚甲基蓝溶液在波长664nm的吸光度值,通过下式即可计算出亚甲基蓝的降解率G:A0-AtG=@100%A0其中,A0为亚甲基蓝溶液初始吸光度,At为反应经过时间t后亚甲基蓝溶液的吸光度。31结果与讨论311TiO2的光催化
7、机理半导体纳米TiO2具有能带结构,一般由填满电子的低能价带和空的高能导带构成,价带和导带-之间存在禁带。当用能量等于或大于禁带宽度(或称带隙)的光照射半导体时价带上的电子(e)+被激发跃迁至导带,在价带上产生相应的空穴(h),由于电子)空穴对具有较高氧化还原能力,在电场作用下,电子与空穴迅速迁移至半导体/吸附物界面,使吸附物得到氧化和还原,促使各种有机物降解。TiO2光催化作用机理可用下式表示:-+TiO2+hvve+h++h+H2OvOH+H+-h+OHvOH--O2+evO2-+O2+HvHO22HO2vO2+H2O2--H2O2+
