發(fā)布時間：2020-04-06 07:39

【摘要】：TiO_2作為一種典型的半導體材料,以其優(yōu)異的光催化性能、無毒無害、廉價易得等優(yōu)點成為目前大家最為關注的一種半導體催化材料,但在實際應用中,TiO_2也存在著光譜響應范圍較窄、量子效率低、光能利用率低以及難循環(huán)再利用等問題,如何能夠摒棄或改進這些問題,制備出光催化性能優(yōu)異的TiO_2光催化劑是其能否在現(xiàn)實中得到廣泛應用的關鍵所在。本文主要合成了兩種高分散度、高比表面積的球形TiO_2,并通過納米金屬粒子或金屬氧化物負載,研究了這類催化劑的催化性能,為TiO_2光催化劑的發(fā)展與應用進行了有益的探索。首先以鈦酸四丁酯作為鈦源,利用溶膠-凝膠法和溶劑熱法分別制備得到兩種不同的球形TiO_2,其粒徑均勻,晶型穩(wěn)定,是常見的銳鈦礦相TiO_2。其次對溶膠-凝膠法制得的TiO_2樣品進行了金屬離子負載,得到了三個系列光催化劑:Cu-TiO_2、Ag-TiO_2、Pd-TiO_2;對溶劑熱法制得的TiO_2樣品進行了金屬氧化物的負載,獲得了四個系列光催化劑:CuO-TiO_2、Fe_2O_3-TiO_2、Ag_2O-TiO_2、PdO-TiO_2。另外,利用光還原法對兩種TiO_2進行復合型負載,得到七個系列光催化劑M/MO-TiO_2(M=Cu、Fe、Ag、Pd)。通過XRD、SEM、TEM、XPS、EDS、UV-Vis等表征手段對制備的光催化劑的晶型、形貌結構、元素種類及狀態(tài)、光譜特性等進行了表征分析,并通過降解亞甲基藍溶液評價其光催化性能,其穩(wěn)定性也通過循環(huán)實驗進行了比較。由實驗結論可知,所制備的兩種純TiO_2在可見光下響應弱、吸收小,而經(jīng)過負載改性之后的光催化劑均表現(xiàn)出較好的催化性能。
【圖文】：

種 n 型半導體，禁帶寬度比較大。以銳鈦礦相 TiO2為可以計算得到其禁帶寬高達 3.2 eV，再由禁帶寬度 Eg關系，即λ g=1240/ Eg，可以知道以銳鈦礦 TiO2作為光為 387 nm。即當 387 nm 以下波長的光照射在 TiO2表面量之后，受激向上躍遷到達導帶，在導帶上形成帶有負由于電子躍遷留下的空位，即是帶有正電荷性質(zhì)的空穴成了光生電子-空穴對。一般在光催化反應過程中，周種常見的物質(zhì)。外界的 O2或 H2O 分子與光生 e-和 h+結 O2-和·OH，，這些自由基氧化性極強，與有機物結合可以無害的 CO2和 H2O，因而起到了降解有害物的作用；另以把吸附在 TiO2表面的金屬離子由高價降為低價，從至是無毒物質(zhì)[8]，于是起到去毒化的作用。激發(fā)過程如

圖 2-1 八位反應器Fig. 2-1 Eight-bit reactor以銳鈦礦相、金紅石相和板鈦礦相三種多、光催化性能最佳的當屬銳鈦礦相。 TiO2樣品進行 XRD 表征分析，通過與標品的出峰位置跟銳鈦礦相 TiO2特征峰O2樣品都是標準的銳鈦礦相 TiO2。果基底基本平整，沒有出現(xiàn)明顯雜峰，雜質(zhì)完全除去，所得最終樣品純度較高。面對應的特征峰位置已在圖中詳細注
【學位授予單位】：西北大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2018
【分類號】：O643.36;TQ134.11

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