光催化技術在解決環(huán)境污染問題和緩解能源危機方面具有重要研究價值。近年來通過改性傳統(tǒng)光催化劑、開發(fā)新型光催化劑以及改善光催化實驗條件等方法來提升光催化性能成為研究熱點�；诖�,本文研究制備了兩種不同的光催化劑,并將其應用于光催化降解有機污染物和光催化產氫兩方面,樣品表現(xiàn)出優(yōu)異的催化性能。對于促進光催化領域的研究及發(fā)展具有重要意義。本論文研究內容如下:（1）首先,本文以鈦酸四丁酯、無水乙醇和硼酸為原料,利用水熱法制備了系列硼酸功能化TiO₂光催化劑（TiO₂-xB-y）。所得樣品通過TEM、SEM、XRD、Raman、氮氣吸脫附實驗、UV-vis、XPS以及NH₃-TPD等多種測試手段進行了表征。結果表明:硼酸用量及煅燒溫度是影響TiO₂光催化劑結構特征的重要因素。硼酸不僅在水熱過程中脫水促進了鈦酸四丁酯的水解,而且在煅燒過程中,硼酸還起著固體模板支撐TiO₂的作用,以生成具有大比表面積和孔結構的催化劑;同時適量的硼酸有利于制備出具有高（001）/（101）晶面比的TiO_... 

【文章來源】：河北大學河北省

【文章頁數(shù)】：69 頁

【學位級別】：碩士

【部分圖文】：

光催化反應原理圖

第一章緒論3圖1-1光催化反應原理圖依據(jù)光催化反應原理，半導體的帶隙決定其光學吸收性能，若想實現(xiàn)對可見光的應用，則半導體光催化劑的禁帶寬度必須符合要求。半導體的光吸收閾值λg（nm）與禁帶寬度Eg（eV）之間的關系為λg（nm）=1240/Eg（1.1）從公式1.1中可以看出，半導體的禁帶寬度Eg越小，光吸收閾值λg越大，越有利于吸收可見光。太陽光譜中，可見光的波長范圍為380nm~780nm，根據(jù)圖1-2所列的禁帶寬度Eg與光吸收閾值λg的理論對應關系可知，若想充分利用可見光作為光催化的能量來源，半導體催化劑的禁帶寬度應小于3.3eV，考慮到實際應用過程中的不確定因素，理想的可見光半導體催化劑的禁帶寬度小于3.0eV。圖1-2半導體光催化劑的禁帶寬度Eg與光吸收閾值λg的理論對應關系圖

第一章緒論7還有共摻雜方法來改性催化劑。共摻雜分為金屬與金屬元素之間的共摻雜，非金屬與非金屬元素之間的共摻雜，此外，金屬元素與非金屬元素之間也可共摻雜，其特點是改變催化劑導帶及價帶，進而提升氧化還原能力。Zhuang等人研究Sn和N摻雜劑的協(xié)同作用，以增強在可見光或模擬太陽光照射下銳鈦礦型TiO2的光催化性能[35]。1.6.2染料敏化鑒于一些半導體結構帶隙較寬（例如TiO23.2eV），僅對紫外區(qū)的光有響應而不能利用可見光。通過染料敏化拓寬光催化劑的光響應范圍是光催化劑改性的有效途徑之一[36,37]。其機理是光催化劑吸附染料至其表面，表面的染料吸收可見光到達激發(fā)態(tài)，激發(fā)態(tài)的氧化還原電勢通常低于基態(tài)，當激發(fā)態(tài)電勢比半導體CB電勢更低時，激發(fā)電子將轉移至半導體材料CB上，從而提升光催化反應效率[38]。此外，在染料受光激發(fā)過程中，并沒有光生空穴的產生，故而避免了光生載流子的復合問題。染料敏化半導體系統(tǒng)在降解有機污染物及光催化分解水產氫產氧等方面應用廣泛。Man等人開發(fā)了以過渡金屬（Mo、Mn、Fe、Co）摻雜的Ni2P納米粒子催化劑，當不加入[Ru(bpy)3](ClO4)2為光敏劑時，NiFeP無產氫活性，而光敏劑的加入使過渡金屬摻雜的Ni2P納米粒子表現(xiàn)出優(yōu)異的產氫活性[8]。1.6.3構成半導體異質結圖1-2（a）異質結型光催化反應機理；（b）Z型異質結光催化反應機理構建異質結構可以彌補單組份催化劑的活性不高的缺點而顯著提升催化劑性能[10,39,40]。根據(jù)導電類型不同，異質結可以分為同型異質結（N-n型結或P-p型結）和異型

【參考文獻】：
期刊論文
[1]結晶度,{001}/{101}晶面比和Au負載對熱處理TiOF2制備的銳鈦礦TiO2光催化活性的影響（英文）[J]. 王江炎,劉保順,中田一彌.  催化學報. 2019(03)
[2]光催化分解水體系和材料研究[J]. 李敦鈁,鄭菁,陳新益,鄒志剛.  化學進展. 2007(04)

碩士論文
[1]pH值對光催化降解水中苯酚和氯酚的影響[D]. 呂洋.哈爾濱工業(yè)大學 2008



本文編號：3356651