可見光響應納米TiO-,2-薄膜的制備及其光催化性能的研究.pdf

1、隨著經濟的快速增長，人們對環(huán)境也越來越重視。半導體光催化是目前光化學方法應用于污染控制的諸多研究中最活躍的領域，成為污染控制化學研究的一個熱點，形成了新的研究領域。至今，已研究過的半導體光催化劑包括 TiO2、CdS、WO3、Fe2O3、ZnO、ZnS、SnO2等，其中ZnO、CdS、TiO2 催化活性最強，但ZnO、CdS在光照條件下自身不穩(wěn)定易發(fā)生化學或光化學腐蝕，TiO2的化學性質比較穩(wěn)定、成本低、無毒、催化活性高且氧化能力強而最

2、為常用。然而，因TiO2是寬禁帶半導體(Eg-3.2eV)，只有在能量較高的紫外光照射下才表現(xiàn)出光催化活性，陽光中的可見光不能有效利用。同時光生電子與空穴的復合幾率高，量子產率低。故上述諸缺陷極大地限制了該技術在實際中的廣泛應用。因此，圍繞 TiO2 改性、提高太陽能的轉化率、提高光催化效率，仍然是需要廣大研究者進行的一個課題。
　　 本文針對TiO2光催化氧化技術存在的缺陷，提出了貴金屬(Pt)、金屬離子(Fe3+)及復合半導

3、體改性TiO2光催化劑的設想。采用溶膠-凝膠法分別制備了貴金屬(Pt)、金屬離子(Fe3+)及復合半導體改性的TiO2薄膜光催化劑。通過改變摻雜元素、摻雜量和焙燒溫度等考察對TiO2光催性的影響，同時利用XRD、SEM、UV-Vis等分析手段，表征了改性TiO2光催化劑微觀結構和光吸收能力。此外，以亞甲基藍染料為目標污染物，探討了在模擬太陽光照射條件下改性TiO2的光催化活性。
　　 摻雜Pt不影響TiO2的晶型分布，F(xiàn)e3+的

4、摻雜可以促進TiO2從銳鈦礦向金紅石的轉變。其中焙燒溫度和摻雜物濃度分別是影響TiO2催化劑晶型結構和晶粒尺寸的主要因素。隨著焙燒溫度的升高，改性TiO2催化劑中銳鈦礦相所占比例減少，金紅石相比例增加。同時晶粒尺寸也隨Pt濃度的增加而變小。
　　 制得的改性TiO2薄膜表面均勻無裂紋，顆粒排列緊密、分布均勻，結晶良好，形成的薄膜致密。
　　 UV-Vis測試表明，三種改性TiO2薄膜光催化劑在紫外光區(qū)的本征吸收邊均發(fā)生紅

5、移，在400-600nm可見光區(qū)的吸光性也有所增強。
　　 三種改性TiO2薄膜光催化劑在可見光照射下對亞甲基藍(10mg/L)的光催化降解實驗表明：摻雜摩爾比為0.2[％]的Pt并在450℃下焙燒的TiO2薄膜可見光光催化活性最佳，光照2.5h亞甲基藍的降解率為23[％]；當Fe3+質量比為5[％]，450℃焙燒2h，制得的TiO2光催化劑可見光催化活性最高，光照2.5h亞甲基藍的降解率達到25[％]；650℃焙燒的TiO2/