Ag掺杂TiO2/SBA-15催化剂的合成及光催化性能的研究

摘要

随着全球经济迅猛发展，工业和农业规模的迅速扩大，环境污染问题特别是水污染问题越来越严重。纺织业排放的有机染料是水资源污染的主要来源之一，因此也引起了人们的高度重视。目前，寻找一种高效而经济的方法来降解污水中的有机污染物迫在眉睫。
　　光催化降解有机污染物的技术由于其具有环保、高效和经济方便等优点而被广泛地应用于污水处理领域。二氧化钛是最为常用的光催化剂，其具有高效的光催化性能、较高的化学稳定性和无毒性等优点。但是由于二氧化钛的禁带宽度较大(3.2eV)，对可见光的利用率很低，而且二氧化钛纳米颗粒易团聚，这些缺陷严重影响了其光催化性能。为了提高二氧化钛的光催化效率，拓展其在光催化降解水中污染物的应用前景，可以对二氧化钛进行金属或重金属掺杂修饰来拓展其在可见光下的光催化响应，可以将二氧化钛负载于介孔材料中来解决其易团聚的问题。鉴于此，本文采用具有很高水热稳定性和吸附性能的SBA-15作为二氧化钛的载体，用贵金属Ag去掺杂修饰负载型的二氧化钛，制备了二氧化钛纳米颗粒分散均匀并在可见光下具有高效催化降解有机染料的Ag-TiO2/SBA-15光催化剂。
　　本论文包括两部分。
　　第一部分主要介绍了Ag-TiO2/SBA-15光催化剂的合成方法和表征结果。本论文用挥发自组装的方法合成了SBA-15介孔材料，以钛酸四丁酯为钛源，用水解法把二氧化钛纳米颗粒负载在SBA-15上，制备了TiO2/SBA-15，最后以AgNO3为银源，葡萄糖为还原剂，利用氧化还原反应在TiO2/SBA-15上掺杂了Ag单质，制备了Ag-TiO2/SBA-15光催化剂。本论文对所制备的Ag-TiO2/SBA-15光催化剂进行了XRD、TEM、EDS、N2吸附、XPS和DRS以及PL表征。为了对比考查Ag-TiO2/SBA-15的光催化性能，本文还合成了Ag-SBA-15和Ag-TiO2催化剂。
　　第二部分主要研究了Ag-TiO2/SBA-15的光催化性能并探讨了光催化反应机理。通过在可见光下催化降解罗丹明B来研究其光催化性能，5％的Ag-TiO2/SBA-15具有较高的光催化效率。光催化循环实验表明了Ag-TiO2/SBA-15具有良好的稳定性，在此基础上，结合活性基团猝灭剂实验探讨了Ag-TiO2/SBA-15的光催化机理。对比Ag-TiO2/SBA-15、TiO2/SBA-15、Ag-SBA-15和Ag-TiO2四类催化剂光催化性能的对比，表明Ag-TiO2/SBA-15在可见光下具有高效的光催化性能和稳定性能，Ag-TiO2/SBA-15光催化剂在水污染治理领域具有很大的应用前景。

目录

封面

中文摘要

英文摘要

目录

第1章 绪 论

1.1 课题背景及研究的目的和意义

1.2 二氧化钛的光催化机理

1.3 二氧化钛的液相制备方法

1.4 二氧化钛光催化降解有机物的研究现状

1.5 二氧化钛在水资源保护方面的应用

1.6 SBA-15介孔载体材料

1.7 本文的主要研究内容

第2章 实验原料、仪器与光催化实验

2.1 实验药品和实验仪器

2.2 表征手段

2.3光催化性能的研究

第3章 Ag掺杂TiO2/SBA-15光催化剂的合成及表征

3.1 引言

3.2 TiO2/SBA-15的合成和表征

3.3 Ag-TiO2/SBA-15的合成和表征

3.4 Ag-SBA-15和Ag-TiO2的合成和表征

3.5 小结

第4章 Ag-TiO2/SBA-15光催化性能和机理的研究

4.1引言

4.2 TiO2/SBA-15光催化性能的研究

4.3 Ag-TiO2/SBA-15光催性能的研究

4.4稳定性能的研究

4.5猝灭剂实验和光催化机理的探讨

4.6 小结

结论

参考文献

攻读硕士学位期间发表的论文及其它成果

声明

致谢