TiO2復合納米材料的制備及其可見光催化性能研究.pdf

1、二氧化鈦(TiO2)是一種n-型金屬氧化物半導體，在光催化反應、氣體傳感、光化學合成、電致變色、太陽能電池和光誘發(fā)超親水性等領域有著廣泛的研究和誘人的應用前景。在光催化領域中，TiO2因其生物惰性、無毒、化學穩(wěn)定性，以及較低的成本等特點，被廣泛應用于污水處理和土壤修復。然而，單一的TiO2材料往往不能夠滿足實際性能的需求。因此，實現(xiàn)與其它半導體的復合、各種功能化的摻雜、制備具有大比表面積和各種特殊形貌的TiO2材料，以改善并提高材料性能

2、、拓寬TiO2的應用領域不僅具有重要的理論意義，也蘊藏著巨大的實際應用價值。本文對TiO2基復合納米材料的研究主要針對光催化反應降解有機污染物領域，從材料形貌的設計、組分的調控、性能的改善及相關的理論機制的探討等方面進行了深入系統(tǒng)的研究。本文的主要研究內容如下:
　　1.采用紡錘狀的α-Fe2O3作為硬模板、TiF4為鈦源，利用水熱法成功的制備了紡錘狀α-Fe2O3@TiO2的核殼復合納米粒子。通過控制HCl濃度和時間可以調節(jié)α-

3、Fe2O3的含量，使納米復合粒子顯示出可調的光響應特性和光催化活性。通過XRD、SEM、HRTEM、UV-vis等表征手段對其結構和光催化性能進行分析。實驗結果表明，核殼納米復合粒子的光響應特性和光催化活性隨著Fe2O3∶TiO2的摩爾比例的不同而改變。當Fe2O3的最佳摩爾比為7％時，F(xiàn)e2O3@TiO2核-殼復合納米材料呈現(xiàn)出最好的可見光和紫外線光催化性能，可見光照射下對羅丹明B(RhB)的降解效率超過60％（高于未處理試樣的6倍多

4、）。
　　2.利用單分散的TiO2納米空心球為基體，以硫代乳酸為聯(lián)接劑，在常溫條件下沉積CuS納米團簇，成功的制備出了p-n異質結半導體復合材料CuS-TiO2。通過控制反應過程中硝酸銅的加入量來調節(jié)復合納米材料中Cu/Ti的摩爾比例，進而獲得不同可見光響應的復合納米材料。通過XRD、SEM、HRTEM、UV-vis等測試技術對其形貌結構和光學性能進行分析，光催化降解實驗結果表明，復合納米材料的光催化性能均高于純TiO2納米空心球

5、的性能。當Cu/Ti的摩爾比例為2％時，CuS-TiO2復合納米材料表現(xiàn)出最佳的可見光催化活性，在實驗時間內降解了約60％染料分子。
　　3.以鈦酸四丁酯為鈦源并分散到甲苯中，采用有機溶劑甲苯和去離子水二組元溶劑熱合成法制備TiO2納米晶為載體，通過向有機溶劑中加入不同含量的油酸鐵制備出不同組分的鐵摻雜TiO2納米晶。采用XRD、HRTEM、UV-vis、FR-IR、PL等方法對樣品進行微觀結構和光學性能的表征，分析表明，F(xiàn)e摻雜