摘要
纳米光催化技术在环境保护中的应用研究日益受到重视。纳米TriO<,2>因其氧化能力强、光催化活性高,生物、化学、光学稳定性好,价廉、无毒等优点一直处于光催化研究中的核心地位。但是,TriO<,2>的激发必须在高能量的紫外光下才能进行,这就给TriO<,2>利用太阳能进行光降解带来了很大的困难。另外,TriO<,2>光催化剂具有半导体载流子复合率高,量子效率低等缺点,也限制了它的应用。如何提高TriO<,2>光催化剂在日光下的催化能力,是目前基础研究和应用研究所面临的主要难题。 通过查阅大量文献资料,在前人研究的基础上,本论文就以上几个方面的问题进行了初步的研究。通过TriO<,2>的掺杂改性,成功地提高了TiO<,2>的光催化性能;另外,研究了合成催化剂在甲基橙溶液中的光催化降解过程,对光催化降解过程的动力学也进行了初步探讨。 1.采用低温熔盐法制备了纳米晶Sn<,x>Ti<,1-x>O2光催化剂粉体,并运用TG-D-TA、XRD、FEM和UV-VIS等测试分析方法对其进行了表征。实验结果表明:采用此方法可在260℃下获得平均粒径约为10nm的Sn<,0.25>Ti<,0.75>O<,2>光催化剂;反应温度对光催化剂的结晶度、粒子团聚程度、光催化性能等均有很大影响; 随着Sn掺杂量的增大,光催化剂中锐钛矿/金红石的比值逐渐降低,粉体颗粒形貌也有很大的变化。 2.采用水热法,在较低的反应温度下,可以制备出纳米晶Sn<,0.25>Ti<,0.75>O<,2>光催化剂粉体。实验结果显示,反应温度和保温时间直接影响光催化剂粉体的颗粒大小、团聚程度和晶相组成。在150℃下保温3h,制备的纳米晶Sn<,0.25>Ti<,0.75>O<,2>光催化剂性能最好。 3.以Ti(SO<,4>)<,2>和Na<,2>WO<,3>·2H<,2>O为原料,采用低温水热法,制备了W掺杂的TiO<,2>光催化剂,并运用XRD、FEM、EDXA、BET,UV-VIS等分析手段对其进行了表征。研究了反应温度、W含量等因素对W掺杂TiO<,2>的光催化性能影响。光催化降解甲基橙溶液的实验表明，与纯TiO<,2>相比，掺杂w可以显著地提高TiO<,2>光催化剂在紫外光下的光催化性能和可见光区的光吸收，最佳W掺杂量为2.0mo1％。掺杂W的TiO<,2>光催化剂，其光催化性能的提高应归因于载流子复合率的降低和表面酸的出现。 4．以TiCl<,4>和CS(NH<,2>)<,2>为原料，用水热法制备了S掺杂TiO<,2>光催化剂。光催化降解甲基橙溶液的实验表明，S的掺杂量不仅影响光催化剂的晶型结构和粉体颗粒形貌，而且影响其光降解率和吸收边值。当S的掺杂量为1.5 mol％时，光催化剂的催化氧化活性最好。
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