溶胶-凝胶法制备非金属离子掺杂TiO2云母的光催化性能的研究.pdf

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1、溶胶．凝胶法制备非金属离子掺杂Ti02／云母的·1光催化性能的研究Studyonphotocatalyticpropertiesofnonmetalionsdopedmica·-SupportedNanoTi02bySol-·gelmethod2011年04月合肥工业大学本论文经答辩委员会全体委员审查，确认符合合肥工业大学硕士学位论文质量要求。答辩委员会签名：(工作单位、职称)主席：委∞帅A崛／导师：罗＼-7忙伊图悯獭枝念陋殳恕觚怕胁2殳池舯蝌嫩割嗷赠。鞘．缸2啪鼬嗽学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解金旦墨王

2、些太堂有关保留、使用学位论文的规定，有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和磁盘，允许论文被查阅和借阅。本人授权金起王些太堂可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编学位论文。(保密的学位论文在解密后适用本授权书)学位论文作者签名：j聋荡己导师签名：够器签字日期：20Jf年中月订日签字日期：Ⅵ／年昂月邡日学位论文作者毕业后去向：工作单位：通讯地址：电话：邮编：—1溶胶．凝胶法制备非金属离子掺杂Ti02／云母的光催化性能的研究摘要纳米Ti02由于其具有较高的

3、光催化活性，且无二次污染等特点，在废水处理、。净化空气、消毒杀菌等领域有着广阔的应用前景，但粉末状的纳米Ti02易失活、易团聚和难以回收再利用，不利于实现大规模的运用；而且纯的纳米Ti02带隙较宽，对太阳光的利用率较低，加之光生电子和空穴易复合，严重制约了Ti02的实际运用。负载型光催化剂克服了粉末状Ti02易团聚和难以回收利用的缺点，一般作为载体的材料有碳纳米管、微珠、云母、凹凸棒等。通过对Ti02进行金属离子、非金属离子及多元掺杂等的掺杂改性，可以提高Ti02对可见光的吸收利用，并能降低光生电子和空穴复合的几率，达

4、到提高其光催化活性的目的，非金属掺杂离子一般包括：N、S、C等。本文采用溶胶一凝胶法，以钛酸四丁酯为钛源，以云母为载体，制备出了云母负载Ti02光催化剂(Ti02／云母)。研究了pH值、水的添加量、无水乙醇的添加量、反应温度、搅拌速度对溶胶一凝胶过程的影响，确定了溶胶一凝胶法制备纳米Ti02光催化剂的最佳工艺条件；分析了催化剂的煅烧温度、催化剂的添加量、重复次数对光降解甲基橙效率的影响；此外，还以尿素为N源，采用溶胶一凝胶法制备出了N掺杂Ti02／云母，研究了N掺杂对催化剂中Ti02的晶粒尺寸、晶相结构和光催化性能的影

5、响。采用TG、XRD、SEM、EDS、UV等对所制备的样品进行表征，并以汞灯、金卤灯为光源，以甲基橙为模拟污染物检测了所制备催化剂在紫外光和可见光下的光催化活性。研究表明：采用溶胶一凝胶法制得的云母负载纳米Ti02材料，其中纳米Ti02均匀地包覆在云母表面上，样品中Ti02由锐钛矿相和金红石相混晶组成，平均晶粒尺寸为10"--35nm，随着煅烧温度的升高，样品中Ti02由锐钛矿型向金红石型转变，经400℃煅烧2h制得的光催化剂具有最好的光催化活性，以7．5∥L的量加入光催化剂时，180min光照后对甲基橙的降解率达到7

6、2％；相同催化条件下重复利用三次，180rain光照后对甲基橙的降解率为20％；N的掺杂能抑制Ti02晶粒的长大，提高锐钛矿相向金红石相的转变温度，同时由掺杂形成了新的能级结构，使催化剂对可见光响应，具有可见光催化活性；N的掺杂能在一定程度上增加样品的使用寿命，相同条件下重复利用四次，光照180rain对甲基橙的降解率为28％。关键词：溶胶一凝胶，Ti02，云母，N掺杂，光催化，甲基橙Studyonphotocatalyticpropertiesofnonmetalionsdopedmica--SupportedNan

7、oTi02bySol--gelmethodAbstractDuetoitsgoodphotocatalyticactivity，nOsecondarypollution，llano—Ti02hasbroadapplicationintheareasofdisposalofwastewater，airpurification，disinfectionandotherfields．Butnano-Ti02powderisveryeasytolostitsactivity，thelightelectronsandholesa

8、reeasilycombined，SOthismaterialisdifficulttorecycle，whichrestrictsitswidcapplications．Ti02powderiseasytoreuniteandverydifficulttorecycle，SOloadedphotocatalystisdevelo