【摘 要】
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河流被有机物污染会对生态系统和生命安全造成严重损害,因此有必要采取相关措施去除废水中有机物。在有机废水处理中,TiO2光催化法具有操作简便、降解速率快、无二次污染等优点,但是使用时其也会受到太阳能利用率低、量子效率低等缺点的限制。在众多提高TiO2光催化性能的方法中,金属表面等离子共振表现出优异的效果,目前被广泛研究的是贵金属Au、Ag,但其成本高,且表面等离子共振无法实现紫外区增强。非贵金属Al
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河流被有机物污染会对生态系统和生命安全造成严重损害,因此有必要采取相关措施去除废水中有机物。在有机废水处理中,TiO2光催化法具有操作简便、降解速率快、无二次污染等优点,但是使用时其也会受到太阳能利用率低、量子效率低等缺点的限制。在众多提高TiO2光催化性能的方法中,金属表面等离子共振表现出优异的效果,目前被广泛研究的是贵金属Au、Ag,但其成本高,且表面等离子共振无法实现紫外区增强。非贵金属Al在紫外区可以发生较强的表面等离子共振从而增强TiO2光催化性能,但现今关于Al表面等离子共振的研究都集中于将Al纳米粒子沉积在衬底上,这种方法在实验过程中需要大规模的光刻设备,而且Al纳米粒子与TiO2的比例难以控制。因此,本文提出使用单分散Al纳米粒子（Al-NPs）与TiO2复合,并对其比例进行调控,制备Al-NPs/TiO2纳米复合材料,使其具有较高的光催化活性。研究的主要内容如下:（1）电爆炸法制备Al纳米粒子并使用PS-COOH溶液使其实现单分散,其次通过时域有限差分法模拟Al纳米粒子的光学性质,以此来了解影响Al纳米粒子表面等离子共振波长范围的因素。（2）单分散Al纳米粒子与TiO2复合,通过调控配体种类、Al纳米粒子的粒径与质量三个因素使其在Al纳米粒子粒径为200 nm、质量为13.5 mg,选用谷胱甘肽为配体时所形成的Al-NPs/TiO2纳米复合材料对亚甲基蓝溶液的光催化降解效果最好,光照50 min降解效率高达98.99%。（3）通过理论结合实验的方法对Al纳米粒子增强TiO2的光催化机理进行研究。提出Al纳米粒子增强半导体TiO2光催化效率一个原因是Al纳米粒子与TiO2复合形成肖特基结,降低了光生电子、空穴复合的可能性,从而提高光催化反应效率;另一个是Al纳米粒子的表面等离子共振效应近场增强增加了TiO2的光吸收,使得其在光照下产生更多的电子、空穴,从而提高TiO2的光催化性能。
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