【摘要】：TiO_2作為一種典型的半導(dǎo)體材料,以其優(yōu)異的光催化性能、無(wú)毒無(wú)害、廉價(jià)易得等優(yōu)點(diǎn)成為目前大家最為關(guān)注的一種半導(dǎo)體催化材料,但在實(shí)際應(yīng)用中,TiO_2也存在著光譜響應(yīng)范圍較窄、量子效率低、光能利用率低以及難循環(huán)再利用等問(wèn)題,如何能夠摒棄或改進(jìn)這些問(wèn)題,制備出光催化性能優(yōu)異的TiO_2光催化劑是其能否在現(xiàn)實(shí)中得到廣泛應(yīng)用的關(guān)鍵所在。本文主要合成了兩種高分散度、高比表面積的球形TiO_2,并通過(guò)納米金屬粒子或金屬氧化物負(fù)載,研究了這類(lèi)催化劑的催化性能,為T(mén)iO_2光催化劑的發(fā)展與應(yīng)用進(jìn)行了有益的探索。首先以鈦酸四丁酯作為鈦源,利用溶膠-凝膠法和溶劑熱法分別制備得到兩種不同的球形TiO_2,其粒徑均勻,晶型穩(wěn)定,是常見(jiàn)的銳鈦礦相TiO_2。其次對(duì)溶膠-凝膠法制得的TiO_2樣品進(jìn)行了金屬離子負(fù)載,得到了三個(gè)系列光催化劑:Cu-TiO_2、Ag-TiO_2、Pd-TiO_2;對(duì)溶劑熱法制得的TiO_2樣品進(jìn)行了金屬氧化物的負(fù)載,獲得了四個(gè)系列光催化劑:CuO-TiO_2、Fe_2O_3-TiO_2、Ag_2O-TiO_2、PdO-TiO_2。另外,利用光還原法對(duì)兩種TiO_2進(jìn)行復(fù)合型負(fù)載,得到七個(gè)系列光催化劑M/MO-TiO_2(M=Cu、Fe、Ag、Pd)。通過(guò)XRD、SEM、TEM、XPS、EDS、UV-Vis等表征手段對(duì)制備的光催化劑的晶型、形貌結(jié)構(gòu)、元素種類(lèi)及狀態(tài)、光譜特性等進(jìn)行了表征分析,并通過(guò)降解亞甲基藍(lán)溶液評(píng)價(jià)其光催化性能,其穩(wěn)定性也通過(guò)循環(huán)實(shí)驗(yàn)進(jìn)行了比較。由實(shí)驗(yàn)結(jié)論可知,所制備的兩種純TiO_2在可見(jiàn)光下響應(yīng)弱、吸收小,而經(jīng)過(guò)負(fù)載改性之后的光催化劑均表現(xiàn)出較好的催化性能。
【圖文】：

種 n 型半導(dǎo)體，禁帶寬度比較大。以銳鈦礦相 TiO2為可以計(jì)算得到其禁帶寬高達(dá) 3.2 eV，再由禁帶寬度 Eg關(guān)系，即λ g=1240/ Eg，可以知道以銳鈦礦 TiO2作為光為 387 nm。即當(dāng) 387 nm 以下波長(zhǎng)的光照射在 TiO2表面量之后，受激向上躍遷到達(dá)導(dǎo)帶，在導(dǎo)帶上形成帶有負(fù)由于電子躍遷留下的空位，即是帶有正電荷性質(zhì)的空穴成了光生電子-空穴對(duì)。一般在光催化反應(yīng)過(guò)程中，周種常見(jiàn)的物質(zhì)。外界的 O2或 H2O 分子與光生 e-和 h+結(jié) O2-和·OH，，這些自由基氧化性極強(qiáng)，與有機(jī)物結(jié)合可以無(wú)害的 CO2和 H2O，因而起到了降解有害物的作用；另以把吸附在 TiO2表面的金屬離子由高價(jià)降為低價(jià)，從至是無(wú)毒物質(zhì)[8]，于是起到去毒化的作用。激發(fā)過(guò)程如

圖 2-1 八位反應(yīng)器Fig. 2-1 Eight-bit reactor以銳鈦礦相、金紅石相和板鈦礦相三種多、光催化性能最佳的當(dāng)屬銳鈦礦相。 TiO2樣品進(jìn)行 XRD 表征分析，通過(guò)與標(biāo)品的出峰位置跟銳鈦礦相 TiO2特征峰O2樣品都是標(biāo)準(zhǔn)的銳鈦礦相 TiO2。果基底基本平整，沒(méi)有出現(xiàn)明顯雜峰，雜質(zhì)完全除去，所得最終樣品純度較高。面對(duì)應(yīng)的特征峰位置已在圖中詳細(xì)注
【學(xué)位授予單位】：西北大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類(lèi)號(hào)】：O643.36;TQ134.11

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本文編號(hào)：2616220