具有可见光活性的改性TiO膜的制备及其应用

来源 :大连理工大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:wodexuehao
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目前,以TiO2为代表的光催化环保材料已得到了广泛研究。光催化降解有机物,应用于环境保护,是科学界最活跃的研究方向。TiO2作为一种性能良好的光催化剂,主要体现在其具有独特的化学稳定性、热稳定性、高效、无毒,成本低等特点。在光催化反应中,由于TiO2的禁带(3.2 eV)较宽,可见光响应差,只能吸收波长小于387 nm的紫外光线使其激发产生光生电子-空穴对,无法充分利用太阳光,这样将大大地增加其应用成本,限制了其应用。因此,在TiO2中掺杂非金属物质修饰TiO2,拓展其对可见光的吸收,充分提高其光催化活性,已成为近年来关注的热点。 采用水热合成的方法制备了碘掺杂的TiO2(I-TiO2)粉体,以亚甲基蓝为模拟降解物对光催化剂的催化性能进行了评价。由于TiO2粉末以悬浮的形式进行光催化,在应用过程中易于凝聚,且产生分离回收困难等问题,很难实现工业化。为解决以上问题,本文重点研究在载体上制备TiO2膜。提出了BO33-、B4O72-、SiO32-修饰TiO2研究方案,在玻璃载体上制备了BO33--TiO2膜、B4O72--TiO2膜、SiO32--TiO2膜。同时在成膜制备中具有不加添加剂,不用高温煅烧,易实现工业化生产等优点。TiO2膜主要结论如下: (1)制备了条状,针状和球状形态BO33--TiO2膜,考察了H38O3和O2的添加量对膜形态的影响;制备了球形的B4O72--TiO2膜,考察了硼砂的添加量和酸根的结构对膜形态的影响;制备了针状形态的SiO32--TiO2膜,用XRD、UV.vis、IR、SEM、TEM、EDX等手段对膜进行了表征,确定了SiO32-已掺杂在TiO2晶格中, (2)以亚甲基为模拟降解物,以λ>420nm的可见光为光源,评价了SiO32--TiO2膜的光催化性能,考察了膜的形态、pH等因素对光催化活性的影响,其光降解率最高达到97%。SiO32--TiO2膜很牢固,重复使用4次,其降解率保持96%。 (3)探讨了SiO32--TiO2膜、BO33--TiO2膜和B4O72--TiO2膜的成膜机理,确定Ti(Ⅲ)、稳定的酸根离子和O2是制备TiO2膜的关键因素。
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