论文部分内容阅读
纳米氧化钛作为半导体光催化剂有广泛的应用范围,但存在光能利用率低且光生电子空穴复合率高的缺陷。针对这两个缺陷,本文通过造孔和掺杂的手段来提高氧化钛的光催化活性。利用以PEG-1000为模板剂,采用溶胶凝胶法制备多孔二氧化钛,并通过正交实验法优选多孔氧化钛的制备条件。再利用紫外光还原法在多孔氧化钛中进行银掺杂,筛选银掺杂多孔氧化钛的制备条件。对所制备样品进行多种表征:静态氮吸附仪（BET）、X射线粉末衍射、扫描电子显微镜（SEM）、傅里叶红外光谱仪（FT-IR）和紫外可见分光光度计（UV-Vis）等。最后对银掺杂样品的光催化条件进行优化,并进行动力学研究。实验结果表明:多孔氧化钛的最佳制备条件是n（水）:n（钛酸丁酯）=10:1,n（PEG）:n（钛酸丁酯）=0.25:1,马弗炉中450℃煅烧3h。多孔氧化钛的比表面积为33.9899m2/g,孔容为0.1583m L/g,平均孔径为9.4nm;其XRD图显示出锐钛矿相为主,粒径为16.7nm;SEM中可观察到多孔氧化钛是球型颗粒。50m L,10mg/L的甲基橙溶液在紫外灯照射下自制多孔TiO2能在120min内降解完全。银掺杂多孔氧化钛的最优条件:掺银量为1.5%,紫外光照还原的时间为7min。1.5%Ag-TiO2样品测试的比表面积为6.5183 m2/g,孔容为0.1442m L/g,平均孔径为1.0nm;吸收峰在紫外可见谱发生明显红移;XRD图显示银的掺入没有改变锐钛矿相,但是抑制了金红石的生成,粒径约为12.6nm。利用1.5%Ag-TiO2样品80min内在紫外光和可见光下的降解率分别达到99.99%和93.35%。银的掺入改善了多孔氧化钛的结构,使光吸收能力增强,光吸收范围拓宽,提高太阳能利用率。1.5%Ag-TiO2样品光催化降解反应的最优条件是:降解时间紫外光为80min,可见光为100min,催化剂使用量为4g/L,甲基橙溶液c0=10mg/L。碱性条件下溶液pH值越大,酸性条件下溶液pH值越小,光催化性越好,且酸性优于碱性。加入双氧水也可以提高光催化活性。本文还针对甲基橙溶液在紫外光条件下降解反应的动力学进行研究,发现光催化反应符合动力学准一级反应模型。