非金属元素掺杂二氧化钛的制备及可见光下降解有机染料的研究

摘要

非金属元素掺杂二氧化钛的制备及可见光下降解有机染料的研究
　　 本文采用溶胶凝胶法制备非金属掺杂二氧化钛催化剂，在不经过高温焙烧的条件下，通过掺杂B、N、F非金属元素，对催化剂进行改性。通过在可见光下降解有机染料SRB来研究催化剂的光催化活性，通过XRD、XPS和紫外可见漫反射等表征来考察催化剂的组成和结构特性，并研究其对光催化活性的影响。
　　 实验结果表明：
　　 (1)钛酸四丁酯为前驱体，膨润土为载体，陈化时间为48小时，低温焙烧条件下制备的催化剂具有较好的光催化活性。制备过程中外加能量（紫外光照射、超声波震荡）不利于催化剂活性的提高，水热处理代替焙烧可提高光催化活性。膨润土作为载体，提高催化剂的吸附性及沉降性。
　　 (2)B、N、F的掺杂均使催化剂的活性提高，光响应范围拓宽。晶形为锐钛矿，晶粒大小在8-10nm。B掺杂量为2％-5％时活性较好，B在二氧化钛晶格中可能形成Ti-O-B结构：N掺杂量为1O％时催化效果较好，N在二氧化钛晶格中可能形成Ti-O-N结构：F掺杂量为3％时催化效果较好，F在二氧化钛晶格中可能形成Ti-F结构。
　　 (3)N-F、B-N双掺杂二氧化钛催化活性介于两种元素的单掺杂之间，紫外可见漫反射结果表明光响应范围拓宽。催化剂为锐钛矿，晶粒大小为8-1Onm。掺杂过程中，F、N在TiO2晶格中形成Ti-F和Ti-O-N结构。B、N在TiO2晶格中形成Ti-O-B和Ti-O-N结构。B、F在TiO2晶格中形成Ti-F-B和Ti-O-B结构。