含钛多元多孔光催化材料的制备及其性能的研究

来源 :沈阳理工大学 | 被引量 : 1次 | 上传用户:gold704
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TiO2作为重要的半导体光催化剂,因具有良好的光催化活性、稳定的光化学性能、无毒性、低成本、使用寿命长而备受研究者关注。然而TiO2也存在着带隙能较宽,光生电荷复合速度快的缺陷,克服这方面缺点的有效手段之一就是掺杂调控技术。目前非金属掺杂已经是掺杂调控研究的热点,本文主要利用具有缺电子结构的非金属B改性提高TiO2光催化性能。本文采用溶胶凝胶法和溶剂热合成法制备出了二元B-TiO2和三元Al-B-TiO2、La-B-TiO2光催化材料,主要通过XRD、SEM、Raman、FT-IR、XPS以及N2等温脱附吸附等手段对二元B-TiO2进行了表征,对三元Al-B-TiO2、La-B-TiO2进行了BET比表面和BJH孔径分布分析。主要分析和研究了B的掺杂量及煅烧温度对TiO2纳米颗粒结构、表面形貌、晶型转变与表面离子价态变化、比表面和孔径分布以及对甲基橙光催化性能等的影响,初步分析了Al-B、La-B共掺杂下对TiO2孔径分布和降解甲基橙性能的影响。通过实验研究得出:1)溶胶凝胶法和溶剂热合成法制备的二元B-TiO2,B的最佳掺杂量都为3%,B的掺杂量都对TiO2晶粒的生长起一定的抑制作用;不同方法制备出的B-TiO2晶粒尺寸、BET比表面积和孔径分布不相同;B掺杂量对TiO2表面形貌没有显著的影响;但B在TiO2中的存在状态发生了变化,溶胶凝胶法制备的B-TiO2样品,B主要进入TiO2晶格间隙形成固溶体,以B-O-Ti形式存在;而溶剂热合成法制备的B-TiO2,B主要是占据TiO2晶格O的位置,以B-Ti-O的形式存在。对比光催化降解甲基橙的效率,溶剂热合成法制备的B-TiO2要高于溶胶凝胶法制备的。2)两种方法制备的B-TiO2样品的最佳煅烧温度都为400℃,随着煅烧温度的升高,制备的B-TiO2晶粒尺寸逐渐增大,平均孔径都有所增大,比表面积逐渐减小;煅烧温度对TiO2表面形貌没有明显的影响;煅烧温度的变化会对B存在的状态产生影响,分析显示溶胶凝胶法制备的3%B-TiO2中的B-O-Ti结构会随着温度的升高而减少。3)制备的三元Al-B-TiO2和La-B-TiO2样品对甲基橙的光催化降解效率均低于二元B-TiO2,但吸附性能都有所增大。
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