【摘 要】
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半导体光催化技术在污水处理、空气净化、抗菌除臭、太阳能利用和自洁净等领域有广阔的应用前景。本文在总结半导体光催化剂研究进展的基础上,确定了以酞菁-TiO2光催化体系作
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半导体光催化技术在污水处理、空气净化、抗菌除臭、太阳能利用和自洁净等领域有广阔的应用前景。本文在总结半导体光催化剂研究进展的基础上,确定了以酞菁-TiO2光催化体系作为研究对象,旨在通过新的敏化方式,拓宽纳米TiO2宽禁带半导体的光谱响应范围,改善敏化剂和半导体的结合方式,研发具有高可见光活性的染料敏化TiO2光催化剂。 采用超声辅助热液水解法和水热法,分别以四氯化钛（TiCl4）或钛酸丁酯为原料、三乙醇胺（TEA）作络合剂、四磺酸酞菁铜（cuPcTs）为敏化剂,原位制备了CuPcTs敏化纳米晶TiO2光催化剂;通过X射线衍射（XRD）、透射电镜（TEM）、紫外可见漫反射谱（DRS）等对其进行了表征;通过光催化降解甲基橙（MO）、对氯苯酚（4-CP）对样品的可见光催化性能进行了研究。 两种方法原位合成的CuPcTs/TiO2复合光催化剂中TiO2均为锐钛矿晶型,颗粒尺寸分别在50-60nm和20-30nm之间;CuPcTs的存在能有效拓展TiO2吸收光谱至可见光区,并与TiO2协同作用,使之在可见光范围具有明显的光催化性能;CuPcTs/TiO2的可见光催化性能明显高于浸渍法制备的CuPcTs/P25光催化剂。其主要原因:在原位制备过程中,一次晶粒形成时,CuPcTs就牢固吸附于晶粒表面,然后在二次颗粒形成过程中,大部分CuPcTs留在了晶界处,这样就形成了一种CuPcTs与TiO2互穿的结构,这种结构更加有利于激发态CuPcTs向TiO2导带注入电子,所以其可见光催化性能明显高于浸渍法制备的CuPcTs/P25。 CuPcTs/TiO2光催化剂的可见光降解甲基橙机理分析表明,甲基橙分子的降解过程为:在羟基自由基进攻下,甲基橙的偶氮首先被破坏断键,形成芳香环类中间产物:N,N-二甲基-4-硝基苯胺和4-氨基苯磺酸钠,然后继续开环降解和矿化。 敏化剂的含量对光催化剂的活性有很大的影响。含量较少时,敏化效果不明显;含量过多时,敏化剂大量聚集在颗粒表面,使其激发
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