钒氧化物负载介孔二氧化钛复合材料的合成与表征

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1、中文摘要自1972年Fujishima和Honda发现利用Ti02单晶电极可光解水制氢以来，Ti02因其光催化活性高、热稳定性高、抗光腐蚀等优点一直在光催化技术的研究中处于核心地位。另外对Ti02产生深远影响的是介孔材料的发现，由于特殊的纳米级孔道结构，介孔Ti02光催化技术具有更广阔的应用前景。但是其光谱响应范围窄、光量子产率低、使用条件苛刻等问题严重限制了Ti02光催化剂的大规模推广应用。但有研究发现过渡金属离子修饰是改善Ti02的光催化活性的有效途径之一。本文在合成介孔Ti02的基础上探索了V205负载对介

2、孔Ti02光催化活性的影响，并对复合材料进行了结构与物化性能上的表征分析。主要内容及结论如下：基于广义液晶模板机理合成的介孔Ti02具有颗粒状形貌和蠕虫状孔道，比表面积、孔容与平均孔径分别为158．7m2／g、0．095cm3儋与5．5nm。研究发现，在合成过程中添加酚醛树脂预聚体，可在一定程度上限制钛源水解速度和二氧化钛晶粒尺寸的长大，且碳的存在有助于蠕虫状介孔结构的形成与保持。基于“酸碱对”理论合成的介孔Ti02同样具有颗粒状形貌，比表面积、孔容与平均孔径分别为137．9m2／g、0．223cm3／g与5．9

3、nm。采用浸渍超声法对上述合成的两种介孔Ti02进行V205负载。分析表明，介孔Ti02主体材料的颗粒状形貌和介孔孔道在复合材料中得到良好的保留。浸渍超声可以使V205在Ti02上均匀的负载。复合材料对光的吸收边发生红移并且增加了对光的吸收强度。V205负载使得复合材料中存在着V对O的极化效应从而提高复合材料对光的吸收能力，导致禁带宽度的减小。‘在光催化活性的表征实验中，两种复合材料均表现出了比其主体材料更优异的染料去除率。在对结晶紫的光催化降解机理中发现，二者对结晶紫的光催化降解机理基本一致：在光照的初始阶段脱

4、甲基的机理占主导，随着光照时间的增加破坏共轭结构的机理成为主导因素。综上所述，介孔V205／Ti02复合材料有望在大气净化、污水处理等方面有良好的应用。关键词：浸渍超声，溶剂挥发诱导自组装，介孔Ti02，V205负载，光催化活性AbstractBecauseofitshighphotocatalyticactivity,thermalstabilityandhighcorrosionresistance，sinceFijishimaandHondadiscoveredthephenomenonthathydrog

5、encouldbegeneratedfromwaterbyTi02electrodein1972，Ti02hasbeenattheheartofthestudyofphotocatalytictechnology．AnothersignificantinfluencetoTi02Wasthesynthesisofmesoporousmaterials．Duetonano—sizedporousstructure，mesoporusTi02photocatalytictechnologyhasmuchbroader

6、applicationprospects．Howeveritsnarrowspectralresponserange，lowopticalquantumyieldandharshconditionsofuseseverelylimititslarge—scaleapplication．ItwasreportedthatdopingTi02withtransitionmetalisaileffectiveapproachtoimprovethephotocatalyticactivityofTi02．Sothisd

7、issertationstudiedtheeffectofV205loadedonthephotocatalyticactivityofmesoporousTi02．Theas—preparedcompositeswerecharacterizedbymodemtestingmethods．Theresultsandconclusionsalelistedasfollows：ThemesoporousTi02preparedbasedonthegeneralizedliquidcrystaltemplatemec

8、hanismpossessesparticlemorphologyandWOrm·likepores，itsspecificsurfacearea，porevolumeandaverageporesizeare158．7m2／g，0．095cmj／gand5．5am，respectively．Addingphenolicresininthesynthesisprocess