论文部分内容阅读
为了解决日益严重的环境污染问题，各种催化技术正在被广泛地应用于环境保护领域中。氧化物半导体光催化技术在降解有机污染物和气体净化等方面具有很好的应用前景。二氧化钛由于具有生物和化学惰性、强的氧化能力、较低的生产成本及抗光、化学腐蚀等优点，被广泛用作光催化反应的催化剂。近年来，人们一直在努力探索各种方法和改性手段来提高TiO2光催化效率。然而，高活性纳米TiO2光催化剂的制备、纳米TiO2光催化剂的固载以及TiO2光催化活性的提高等问题仍然值得优先考虑。本论文针对高活性二氧化钛的合成制备及表面改性等方面进行了有益的探索，其主要内容如下：
1.以钛酸四丁酯和Au溶胶为前驱物，通过低温水热技术成功制备出介孔、高活性的Au—TiO2复合纳米微球。用XRD、SEM、TEM、UV—vis、PL和氮气吸附—脱附等测试方法对样品的物理化学性能进行表征。光催化活性通过降解空气中的甲醛气体进行测量。实验结果表明，少量Au粒子的加入抑制了锐钛矿相的生长，而导致了更小的晶粒大小和更大的比表面积。同时，一定量Au的加入可以增加带隙的宽度和降低荧光的强度，延长了光生电子和空穴的寿命。Au—TiO2复合纳米微球的光催化活性明显高于商用P25和纯TiO2样品。当Au与Ti的原子比低于0.00425时，反应速率随着原子比的增加而增加，当原子比达到0.00425时，样品具有最好的光催化活性。
2.以P25作为原料，采用在KOH/NaOH混合溶液中低温水热处理（80℃）方法，成功制备出高比表面积和大孔体积的钛酸盐纳米管。沉淀物通过盐酸和蒸馏水洗涤后在80℃的温度下真空干燥8小时，所得样品分别在空气中于300、400、500、600与700℃煅烧两小时。实验结果表明：纳米管状的TiO2由于具有较大的比表面积和孔体积，表现出比P25更好的光催化降解丙酮的活性。