基于tio,2系光催化剂的制备、结构以及性能研究

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1、分类号UDCY?8G085TQ学校代号】Q曼§!学号：2QQ呈呈!Q鱼Q2Q!鱼垒垒华南理工大学硕士学位论文Ti02系光催化剂的制备、结构以及性能研究(本课题得到国家重大基础研究前期研究专项“基于过程耦合的系统集成与优化研究”的资助)指导教师：副教师：黄弋峰申请学位级别：亟±论文提交日期：2QQ§：鱼学位授予单位和日期：答辩委员论文。—．：：：j：。．：：：．．_．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．：．：：：．．：．：I．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．一一、j一二■一一。，专业名称：丝

2、堂工捏论文答辩日期：2QQ§：鱼摘要本文研究了以无机钛盐为起始原料，采用胶溶法制备纳米Ti02的工艺。优化了溶胶法的工艺条件，制备出了分布较窄，颗粒尺寸20nm左右的纳米Ti02粒子。通过紫外光的催化活性和TEM钡4试，研究了胶溶工艺对Ti02的形貌以及Ti02的形貌对其催化活性的影响。采用XRD对不I可温度条件下焙烧3h得到的Ti02粉末进行晶相分析，发现当焙烧温度为5004C时金红石逐渐形成。比较不同温度下焙烧制得的催化剂的活性，发现当焙烧温度为600。C时Ti02的活性最高，这主要因为锐钛矿和金红石形成混晶，使得金红石相在锐钛矿相表面

3、形成空间电荷层，减少了光生电子和空穴的复合。本课题在前人提出的非金属掺杂改性的基础上，采用自制Ti02与脲混合煅烧法和Ti02在NH3气氛中高温煅烧法，制备出N掺杂Ti02。运用亚甲基蓝作为降解模型，利用高压汞灯和高压氙灯分别作为紫外和可见光源，在自制的光催化反应器内测试制备出的N掺杂Ti02和未掺杂的Ti02的光催化活性。实验结果表明，改性过后的Ti02产生了可见光活性，而紫外光区的活性未见像有的文献提及的那样有所下降。通过x射线光电子能谱、紫外可见光反射光谱和XRD等多种分析测试手段对掺杂后的Ti02的结构进行了分析和表征，进一步研究了

4、Ti02的改性作用的机理。发现N的掺入抑制了锐态矿相向会红石相的转变，N是以N—H的形式进入Ti02晶格的，并且它们存在于Ti02晶格的空隙中，这使得在价带的上方形成了一个新的窄带，导致改性后的Ti02能被可见光激发。比较了“Ti02和脲混合焙烧法”和“Ti02在心和NH3混合气氛中焙烧法”两种“N掺杂法”制备出的N掺杂Ti02光催化剂结构与性能，结果表明，其结构与性能相当，但“Ti02和脲混合焙烧法”具有更低的制备成本。采用水热和酸浸泡法，制备出了Ti02纳米管。并通过TEM和XRD等表征手段，研究了水热温度、酸浸泡和高温焙烧对纳米管形貌

5、的影响。研究发现，水热温度对纳米管的形貌有影响；酸处理前后，以及煅烧后纳米管的物相发生了变化；Ti02纳米管有优异的吸附性能，煅烧后其吸附性能下降；酸浸泡处理改善了纳米管的催化活性，煅烧后活性进一步加强。关键词：二氧化钛；胶溶法；氮掺杂；纳米管兰直堡兰盔兰三兰堡主兰垡丝苎AbstractPreparationofnano—Ti02bycolloidalchemicalmethodfromtitaniumvitriolicwasstudied．TheoptimumconditionsofthismethodwereobtainedandTi0

6、2particlewithdiameterofabout20nmandnalTOWdistilbutionwereprepared．ItWasstudiedtheeffectaboutCOnditionsofthismethodonthemorphologyofTi02andthemorphologyofTi02onphotocatalyticactivitybyTEMandphotocatalyticdecompositionofmethyleneblueunderUVlight．ByanalyzingthephaseofTi02anne

7、aledfor3hatdifferenttemperaturebyXRD，itwasfoundthemtilecomesforthwhenthetemperatureis500。C．ComparingTi02preparedatdifferentannealingtemperature，itwasfoundthephotocatalyticactivityofTi02preparedbyannealingat600。Cisthehighest．Possiblereasonsaleitismadeupofantanseandrutileand

8、surfacespace—chargelayerformsbetweentheanataseanditsthinrutileoverlayer,whichincreasesthe