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改性tio2光催化剂的制备及光催化性能研究

改性TiO2光催化剂的制备及光催化性能研究

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作者：王立梅大连工业大学

学位级别：硕士

环境污染和能源危机已经成为人类亟待解决的重大课题。目前使用金属半导体光催化剂解决一些环境的问题,是一项具有发展前景的新技术。在众多的光催化剂中,Ti02由于具有催化活性高、无毒、性质稳定、价格合理等优点一直是光催化研究中的... 详细信息

环境污染和能源危机已经成为人类亟待解决的重大课题。目前使用金属半导体光催化剂解决一些环境的问题,是一项具有发展前景的新技术。在众多的光催化剂中,Ti02由于具有催化活性高、无毒、性质稳定、价格合理等优点一直是光催化研究中的热点,但是二氧化钛禁带较宽,带隙能为3.2eV,对太阳光的利用率偏低,这就限制了其在现实生活中的应用。金属氧化物与半导体复合是减小禁带宽度和提高半导体光催化活性的有效途径,并已引起了人们的广泛重视和兴趣。采用溶胶-凝胶法制备了zno/tio2光催化剂。通过X-射线衍射(XRD)、紫外可见光谱(UV-Vis)、透射电子显微镜(TEM)、X射线光电子能谱(XPS)和BET对样品进行了表征分析。并分别在紫外光和模拟太阳光照射下对活性艳蓝KN-R进行光降解实验,考察掺杂量、煅烧温度、煅烧时间等因素对光催化剂活性的影响。结果表明,zno/tio2光催化剂中Ti02为锐钛矿,煅烧温度对催化剂晶体类型影响较大;并且zno/tioa光催化剂的吸收带边发生了红移现象,可以有效地利用可见光。zno/tio2光催化剂的最佳制备条件为：zno掺杂比例为8%(Zn与Ti的摩尔比),煅烧温度为450℃,煅烧时间2h。当催化剂投加量为1g/L,溶液初始浓度为50mg/L时,活性艳蓝KN-R降解率为55%。在zno/tio2光催化剂的最佳制备条件下,采用溶胶-凝胶法制备了nio/zno/tio2光催化剂。通过X-射线衍射(XRD)、紫外可见光谱(UV-Vis)、透射电子显微镜(TEM)、X射线光电子能谱(XPS)和荧光光谱(FS)对样品进行表征分析。并在模拟太阳光照射下对活性艳蓝KN-R进行光降解实验,考察nio掺杂量、煅烧温度、煅烧时间、催化剂投加量、染料初始浓度等因素对光催化剂活性的影响。结果表明,nio/zno/tio2光催化剂中Ti02为锐钛矿;与zno/tio2光催化剂相比,nio/zno/tio2光催化剂的吸收带边发生了明显的红移。nio掺杂比例为0.4%,煅烧温度为450℃,煅烧时间为2h,催化剂投加量为1g/L,溶液初始浓度为30mg/L时,活性艳蓝KN-R降解的最理想,染料降解率达到73.5%,高于zno/tio2光催化剂。这说明：nio的掺杂进一步提高了zno/tio2的光催化活性。并且经过4次实验运行后其仍然保持相对较高的活性。

关键词：溶胶-凝胶法 zno/tio2 nio/zno/tio2 光催化性能活性艳蓝KN-R

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