太阳光感应型纳米TiO_2c2_光催化剂的制备及其性能研究

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1、摘要Ti02以其化学性质稳定，无毒和成本低等优点，一直是光催化领域的研究热点，但是由于Ti02禁带较宽(3．2eV)，又限制了其对太阳能的利用。针对Ti02光催化氧化技术存在的缺陷，过渡金属、碱土金属、稀土离子等金属掺杂改性Ti02的研究有了长足进展，非金属(如Cl、I、S)改性Ti02来拓展其对可见光响应的研究也屡见不鲜。基于金属和非金属掺杂的不同特点，本论文采用溶胶．凝胶法分别制各了稀土和非金属(La／I)、贵金属和金属半导体(Ag／W03)及过渡金属和金属半导体(Cr／W03)共掺杂改性的

2、Ti02光催化剂，通过改变掺杂元素、掺杂量和焙烧温度等考察对Ti02光催化活性的影响，同时借助XRD、BET、XPS、UV．Vis、Zeta电位等分析手段，表征了改性Ti02微观结构。此外，以亚甲基蓝染料为目标污染物，探讨了在模拟太阳光照射下该改性Ti02的光催化活性，并对其吸附性进行了初步探讨。研究表明，掺杂La／I、Ag／W03、Cr／W03不仅可以改变Ti02光催化剂的锐钛矿相和金红石相的比例，而且还抑制了Ti02晶粒生长，提高了比表面积。三种改性Ti02光催化剂在紫外光区的吸光性增强，且

3、发生微少蓝移，同时在可见光区的吸光性也有一定的增强。由光催化降解亚甲基蓝的实验结果表明：共掺杂改性的纳米Ti02光催化剂的催化活性均高于单掺杂的结果，700℃下焙烧2h的La／I．Ti02光催化活性最佳，光照90min亚甲基蓝(10mg／L)的降解率达到90％；400℃焙烧2h的Ag／W03．Ti02光催化活性最高，光照60min亚甲基蓝(25mg／L)的降解率接近约80％；500℃焙烧2h的Cr／W03共掺杂Ti02催化活性也显著地提高，在光照90min亚甲基蓝(25mg／L)的降解率达66％

4、。Ti02纳米粒子表面呈负电性，考察了催化剂对阳离子染料亚甲基蓝和惰性气体的吸附性，结果表明，与单掺杂Ti02比较，共掺杂Ti02显示了良好的吸附性能。关键词：纳米二氧化钛；共掺杂；光催化活性；朗格缪尔吸附；亚甲基蓝opticalresponsetothevisiblerangehavebeenstudiedoverthelastfewyears，suchastransitionmetal，alkalineearth，rareearthionandnonmetal．Consideringthep

5、roblemsabove，rareearthionandnonmetal(Lad)，noblemetalandmetalsemiconductor(Ag／W02)，transitionmetalandmetalsemiconductor(Cr／W03)codopedTi02photocatalystswerepreparedbysol-gelmethod．ThemicrostructuresofpreparedphotocatalystswerecharacterizedbyXRD，BET，XP

6、S，UV—Vis、Zetapotentalanalysis．Futhermore，theeffectofcalciningtemperatureandcontentofdopantsonthephotocatalyticactivityWasstudiedbydecomposingmethy7leneblue(MB)．AbsorptioncapabilityofphotocatalystsWasalsodiscussedinthispaper．Thestudyshowedthatthedopin

7、gmodificationnotonlypreventedthephasetransformationprocessofLad—codoped，Ag／W03一eodopedandCr／W03·codopedTi02photocatalystsfromanatasetorutile，butalsosuppressedcrystalgrowing，increasedthespecificsurfacearea．ComparedtopureTi02，thosethreeTi02photocatalys

8、tsrevealedstrongerabsorptionandblueshiftintheUVlightregion，andtherespondingareatosunlightwasenlargedtovisiblelightarea．TheresultsofphotocatalyticdegradationformethyleneblueindicatedthatphotocatalyticactivityofLad-Ti02，Cr／W03-Ti02andAg／W03-Ti02wastheh