【摘 要】
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随着我国国民经济的高速发展,人们的生活水平得到了极大的改善,但同时也带来了水环境污染问题,其中水体中的有机污染物严重威胁人类的生活环境和身体健康,因此探究水体中有机污染物的快速降解方法,对水污染的治理具有重要意义。本文基于半导体光催化氧化技术,利用二氧化钛基光催化剂具有良好的化学稳定性和优异的催化氧化性能,能够有效降解有机污染物。但纯TiO2存在宽带隙和光诱导电荷易复合等缺陷,降低了其光催化性能,
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随着我国国民经济的高速发展,人们的生活水平得到了极大的改善,但同时也带来了水环境污染问题,其中水体中的有机污染物严重威胁人类的生活环境和身体健康,因此探究水体中有机污染物的快速降解方法,对水污染的治理具有重要意义。本文基于半导体光催化氧化技术,利用二氧化钛基光催化剂具有良好的化学稳定性和优异的催化氧化性能,能够有效降解有机污染物。但纯TiO2存在宽带隙和光诱导电荷易复合等缺陷,降低了其光催化性能,限制了其实际应用。因此,针对TiO2的固有缺陷,本文通过硬模板法制备中空TiO2微球,增大了TiO2的比表面积,并采用贵金属沉积和半导体复合等方法对其进行修饰改性,拓展了光谱吸收范围,提高了光生载流子的分离效率。研究的主要内容和结果如下:（1）以碳微球为模板剂,钛酸四丁脂为钛源,采用水热法成功制备了TiO2中空微球。当碳微球的加入量为0.4 g时,制备了1-2 um结构较为完整的中空微球。在光催化降解罗丹明B实验中,用氙灯照射30 min后的降解率为64%,是非中空微球结构TiO2的1.6倍。并且通过四次循环光催化降解罗丹明B实验后,光催化活性损失仅为4%。相比于非中空结构的TiO2,中空微球结构TiO2可以使入射的光线在微球内部多次反射和折射,增加了材料对入射光的吸收能力,产生更多的光生电子,提升了材料的光催化性能。（2）以碳微球为模板剂,钛酸四丁脂为Ti源,AgNO3为Ag源,采用水热法和光化学沉淀法制备了具有中空微球结构的Ag/TiO2材料。通过PL光谱、固体可见-紫外漫反射光谱和电化学工作站等测试方法证明,沉积在TiO2表面的Ag单质会转移跃迁到TiO2导带中的光生电子,促进其光生电子空穴的分离。在光催化降解罗丹明B实验中,当Ag/TiO2中空微球中Ag的复合量为3%时,对罗丹明B的降解率最高,用氙灯照射30 min后的降解率为82%,为TiO2中空微球的1.2倍。并且通过四次循环光催化降解罗丹明B实验后,光催化活性损失仅为5%。（3）以碳微球为模板剂,钛酸四丁脂为Ti源,三聚氰胺为碳氮源,采用水热法和煅烧法制备了具有中空微球结构的g-C3N4/TiO2材料。通过PL光谱,固体紫外漫反射光谱和电化学工作站等测试方法证明,g-C3N4的加入能够有效促进TiO2的光生电子空穴对的分离,拓展了材料的光谱吸收范围。在光催化降解罗丹明B实验中,当中空TiO2微球与三聚氰胺的质量比为1:6时,制备的g-C3N4/TiO2中空微球复合材料对罗丹明B的降解率最高,光照30min后对罗丹明B的降解率达90%,是TiO2中空微球的1.4倍。并且通过四次循环光催化降解罗丹明B实验后,光催化活性损失仅为7%。
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