共掺杂纳米TiO光催化剂的制备及光催化性能研究

摘要

采用溶胶．凝胶法制备了纯YiO<,2>、Fe-Ho共掺杂TiO<,2>及V-La共掺杂TiO<,2>，对样品进行了TG-DTA、XRD、TEM、DRS、XPS分析，以染料废水甲基橙为目标降解物，考察了样品的光催化性能。 纯TiO<,2>经500℃煅烧得到的粉末晶体为单一的锐钛矿相，晶粒尺寸较商品P-25小，紫外光下对甲基橙的降解效果与P-25相当。煅烧温度对TiO<,2>的光催化活性和晶体结构有较大影响：煅烧温度为600℃时，样品的光催化活性最高；煅烧温度为800℃时，体系中出现金红石相。 Fe-Ho共掺杂体系与V-La共掺杂体系的最佳掺杂量分别为n(Fe)：n(Ho)：n(TiO<,2>)=0.05％：0.50/0：1，n(V)：n(La)：n(TiO<,2>)=0.05％：0.05％：1，最佳煅烧温度均为600℃，此条件下制备的共掺杂TiO<,2>的光催化活性优于纯TiO<,2>和各自的单元素掺杂TiO<,2>。Fe-Ho共掺杂与V-La共掺杂均能细化TiO<,2>晶粒，抑制TiO<,2>晶型由锐钛矿相向金红石相的转变，且前者表现更为明显；两种共掺杂TiO<,2>在紫外光区和可见光区的光吸收均有增强。 此外，本论文以活性炭纤维(ACF)为基体，采用溶胶．凝胶法在其上负载了Fe-Ho共掺杂TiO<,2>，研究了光催化剂D-TiO<,2>/ACF的形貌、孔结构、比表面积和光催化活性。D-TiO<,2>/ACF复合光催化剂对甲基橙的去除能力与自身的煅烧温度及TiO<,2>的负载量有关，去除过程表现为吸附和光催化降解双重作用，且具有良好的重复使用性能。

目录

文摘

英文文摘

声明

第1章前言

1.1引言

1.2 TiO2光催化基本原理

1.3 TiO2的改性研究

1.3.1掺杂改性

1.3.2表面贵金属沉积

1.3.3强酸表面修饰

1.3.4光敏化改性

1.3.5与其它半导体材料复合

1.4金属掺杂的制备方法

1.4.1溶胶-凝胶法

1.4.2共沉淀法

1.4.3浸渍法

1.4.4水热法

1.5 TiO2的固定化技术

1.5.1载体的选择

1.5.2固载方法

1.6作为光催化剂载体的活性炭纤维

1.6.1活性炭纤维简介

1.6.2活性炭纤维基本特征

1.6.3炭与TiO2的协同作用

1.6.4活性炭纤维固载TiO2的方法

1.7纳米光催化材料的应用前景展望

1.8选题意义及研究内容

第2章溶胶-凝胶法制备纳米TiO2

2.1前言

2.2实验部分

2.2.1溶胶-凝胶技术的基本原理

2.2.2制备方法

2.2.3分析与表征

2.2.4光催化活性测试

2.3结果与讨论

2.3.1自制TiO2与商品P-25的对比

2.3.2煅烧温度对自制TiO2光催化活性的影响

2.3.3不同温度煅烧样品的XRD分析

2.3.4热重-差热分析

2.3.5 TEM分析测试

2.3.6紫外-可见光谱漫反射(DRS)分析

2.3.7 XPS测试

2.3.8模拟太阳光下自制TiO2对甲基橙的光催化降解

2.4本章小结

第3章Fe-Ho共掺杂改性TiO2

3.1前言

3.2实验方法

3.2.1仪器和试剂

3.2.2制备方法

3.2.3样品的分析表征

3.2.4光催化活性测试

3.3结果与讨论

3.3.1Fe-Ho共掺最佳掺杂量的确定

3.3.2煅烧温度对光催化活性的影响

3.3.3掺杂对光催化活性的影响

3.3.4 XRD测试

3.3.5 TEM分析测试

3.3.6 BET比表面积测试

3.3.7紫外-可见光谱漫反射(DRS)分析

3.3.8 XPS测试

3.3.9 Fe-Ho共掺杂影响TiO2光催化活性的探讨

3.4本章小结

第4章V-La共掺杂改性TiO2

4.1前言

4.2实验部分

4.2.1仪器和试剂

4.2.2制备方法

4.2.3分析与表征部分

4.2.4光催化活性测试

4.3结果与讨论

4.3.1 V-La共掺最佳掺杂量的确定

4.3.2煅烧温度对光催化活性的影响

4.3.3掺杂对光催化活性的影响

4.3.4 XRD测试

4.4.5 TEM分析测试结果

4.3.6 BET比表面积测试

4.3.7紫外-可见漫反射光谱(DRS)分析

4.3.8 XPS测试

4.4.9两种共掺体系光催化活性的比较

4.4.10 V-La共掺杂影响TiO2光催化活性的探讨

4.4本章小结

第5章D-TiO2/ACF的制备及其光催化性能

5.1前言

5.2实验部分

5.2.1 ACF负载TiO2薄膜的制备

5.2.2仪器分析与表征

5.2.3负载量的测定

5.2.4光催化活性测试

5.3结果与讨论

5.3.1 D-TiO2/ACF样品的表面形貌

5.3.2 D-TiO2/ACF样品的氮吸附等温线及孔径分布

5.3.3 D-TiO2/ACF样品的光催化活性

5.4本章小结

第6章结论

6.1结论

6.2不足与建议

参考文献

致谢

个人简历、在学期间的研究成果