摘要
光催化技术是一种高效的净水催化技术，开发高活性催化剂一直是这一领域的热点。TiO2作为一种半导体催化材料，因其化学性质稳定、耐腐蚀、不会造成二次污染等特性在光催化领域占有极其重要的地位。然而，TiO2作为光催化剂存在着带隙宽度较宽、太阳光利用率较低和光生载流子极易复合等缺点，这些缺点极大制约了TiO2在光催化领域的工业化广泛应用。因此，本文采用纳米二氧化钛粉(P25)为原料，通过碱水热法制备二氧化钛纳米管，在此基础上将过渡金属掺杂进入二氧化钛纳米管(TNTs)，以期得到一种性能更为优良的光催化剂。具体研究内容如下: (1)以合成二氧化钛纳米管为目标，以二氧化钛纳米粉末为前驱体，通过水热、酸洗、煅烧，得到了二氧化钛纳米管。探究了前驱体P25粉末的投入量、水热温度、水热时间以及煅烧温度对制备的试样的相变、形貌和光催化性能的影响。结果表明P25投入量为1g，水热温度为120℃，水热时间24h，煅烧温度为400℃时制备出的二氧化钛纳米管形貌及光催化性能最佳，模拟日光灯条件下，亚甲基蓝溶液(MB)浓度为1.5mg/L，催化剂加入量为0.02g时光催化效率最高为97.38％。 (2)在(1)的基础上，以六水合三氯化铁为铁源，通过水热法制备掺杂铁的二氧化钛纳米管，对样品的结构、形貌、孔隙结构等进行表征，使用亚甲基蓝溶液模拟染料废水对制备的样品进行光催化性能评价，探究出铁的掺杂量为2％时在日光的模拟条件下，光催化性能最好，降解亚甲基蓝溶液可达到98.85％的转化率。 (3)为了进一步提高二氧化钛的光催化活性，在(2)的基础上以五水合硫酸铜为铜源，在水热条件下对二氧化钛纳米管进行双金属掺杂，调整铜、铁的掺杂比例可以得到一种高催化活性及孔结构适宜的纳米管催化剂，使用XRD、BET、TEM、SEM等仪器对双掺杂纳米管进行表征，光催化降解亚甲基蓝溶液可知当铜、铁掺杂比例为0.5％/0.5％时，催化活性最佳为99.10％。
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