可见光活性纳米二氧化钛光催化剂的制备与性能评价

摘要

当前二氧化钛光催化材料存在的主要问题是：TiO<,2>光催化剂对光的吸收利用波长范围狭窄，主要在紫外光区，对可见光无光催化活性；半导体载流子复合率高，量子效率较低。为了提高TiO<,2>对可见光的催化活性及对有机物的光催化降解效率，本论文通过深入分析TiO<,2>光催机理及改性原理，并针对当前氮掺杂改性存在的问题，提出了在氨氩气氛下煅烧前驱体水合TiO<,2>进行氮掺杂改性及用仿生法在模拟人体体液中进行羟基磷灰石包覆的设想。 本论文的工作主要分为以下几个部分： ①水合二氧化钛粉体的制备 该实验采用盐酸溶解．氨水中和沉淀法，以偏钛酸为原料，制备前驱体水合TiO<,2>纳米粉体。首先研究制备条件：浆料浓度、偏钛酸与盐酸的配比、加热反应时间、沉淀方式等对水合TiO<,2>粉体的纯度、粒径、分散性等的影响。结果表明，控制浆料浓度为25％，盐酸与偏钛酸的摩尔比为3：1，保温反应lh条件下制备的粉体具有比表面积大、分散性好、粒径小、粒径分布窄等优点，为后续氮掺杂改性创造了良好的条件。 ②氮掺杂二氧化钛粉体(TiO<,2-x>N<,x>)的制备 该实验采用在氨气(67 V％)和氩气的混合气氛下，通过在管式电炉中煅烧水合二氧化钛粉体进行氮掺杂改性。并通过TG-DTA、UV-VIS、XRD、TEM等手段研究了掺氮温度、掺氮反应时间等对粉体的吸光性能、晶型结构、掺氮量、粒径及光催化活性的影响。并考察了在可见光照射下不同掺氮量与甲基紫催化降解率之间的关系。结果表明：在600℃，3h下制备的TiO<,2-x>N<,x>粉体具有较高的可见光催化活性，大大拓宽了TiO<,2>对光的利用范围。 ③羟基磷灰石包覆TiO<,2-x>N<,x>粉体的制备 该实验采用仿生法，在不同体系的模拟人体体液(SBF)中反应，制得了羟基磷灰石包覆氮掺杂二氧化钛粉体(HAP／TiO<,2-x>N<,x>)。考察了包覆反应时间、包覆次数及不同体系的SBF体液对羟基磷灰石在TiO<,2-x>N<,x>表面析出量的影响。通过光催化降解实验表明，在PBS体液中包覆反应5h后效果较好，羟基磷灰石的包覆增强了粉体对有机物的吸附能力，提高了催化剂与有机物的接触率，光催化效率大大提高。

目录

文摘

英文文摘

原创性声明及关于学位论文使用授权说明

第一章文献综述

第二章水合二氧化钛的制备与表征

第三章氮掺杂TiO2粉体的制备与性能表征

第四章羟基磷灰石包覆TiO2-xNx的制备与表征

第五章结论

参考文献

致谢

硕士期间取得的成果