等离子体氟改性TiO_(2)催化剂的制备及其光催化性能

作     者：周立臣 ZHOU Lichen

作者机构：中海石油(中国)有限公司湛江分公司湛江524000 

出 版 物：《材料研究学报》 (Chinese Journal of Materials Research)

年 卷 期：2024年第38卷第2期

页      面：141-150页

核心收录：

学科分类：0820[工学-石油与天然气工程] 08[工学] 080501[工学-材料物理与化学] 0805[工学-材料科学与工程（可授工学、理学学位）] 0703[理学-化学] 

基　　金：国家重点研发计划(2019YFA0708302) 

主　　题：无机非金属材料 工业催化 油田废水 等离子体 TiO_(2)光催化 

摘      要：以C_(2)H_(2)F_(4)为F源,用等离子体放电对TiO_(2)实现F改性制备TiO_(2)催化剂,并使用XRD、XPS、UV-vis、PL等手段表征其形貌和结构。以亚甲基蓝和油田废水作为污染物,研究外部环境对催化剂降解性能的影响和重复使用性能,并使用自由基清除剂揭示其光催化机理。结果表明,催化剂添加量为8 g/L、pH值为6时,其对油田废水的降解效果最佳化学需氧量(COD)的去除率可达88%。同时,环境中的HCO_(3)^(-)、CO_(3)^(2-)、PO_(4)^(3-)、SiO_(3)2-能显著抑制光催化反应,而Cl^(-)的影响不大。羟基自由基(·OH)对光催化反应的影响更为关键。等离子体氟改性后,二氧化钛表面产生大量的≡Ti-F键和氧缺陷,实现了TiO_(2)的间隙F掺杂(Ti-O-F-Ti键),≡Ti-F和氧缺陷促进了光生电子-空穴向TiO_(2)表面转移。同时,间隙F掺杂在TiO_(2)价带上方产生杂质能级,使禁带宽度从2.98 eV收窄到2.82 eV,增强了这种催化剂在可见光区域的吸收,提高了其对油田废水的光催化降解效率。