、氯、碳共掺杂TiO2光催剂的机理及可见光催化机理

时间：2022-07-16 13:03:39来源：网络整理

在众多半导体光催化材料中，二氧化钛具有氧化能力强、化学性质稳定、成本低、无二次污染等优点，已被证明是最有发展前景的光催化剂。但二氧化钛只能在紫外光的激发下才表现出光催化活性，对太阳光的利用率极低。将催化剂的光响应范围红移，将其吸收带从紫外光扩大到可见光区域，将大大提高太阳光的利用率。本论文以钛酸四丁酯为前驱体，氯化铵为掺杂剂，合成了N、Cl、C共掺杂TiO2光催化剂。采用XRD、TEM、SEM、XPS和DRS对催化剂的形貌、结构和吸光性能进行了表征，讨论了氮、氯和碳共掺杂TiO2光催化剂的掺杂机理和可见光催化机理。考察了制备方法、水解抑制剂种类、氯化铵掺杂量、热处理温度等因素对催化剂可见光催化性能的影响。影响。 1、采用溶胶-凝胶法和浸渍法制备氯化铵改性二氧化钛光催化剂。比较了两种方法制备的光催化剂的结构、形貌、组成和光吸收特性，以及可见光下的催化降解性能。苯酚的影响二氧化钛溶胶的制备，发现溶胶-凝胶法掺杂氯化铵得到的催化剂具有良好的单锐钛矿晶型，晶粒尺寸小，可见光吸收能力高，可见光催化活性高。 . 2、以浓硝酸和浓盐酸为水解抑制剂，研究了不同类型水解抑制剂对溶胶-凝胶法制备氯化铵改性二氧化钛光催化剂性能的影响。

SEM、TEM、XRD、XPS和DRS表征结果表明，所得催化剂为球形颗粒，以浓硝酸为水解抑制剂制备的催化剂的N-Cl-C-Ti(N)晶型为表面羟基OH-含量较高的单一锐钛矿，虽然可见光吸收强度略低于加浓盐酸制备的催化剂N-Cl-C-Ti(Cl)对罗丹明B和苯酚的光催化降解有效。高光催化活性。 3、研究了氯化铵添加量和热处理温度对溶胶-凝胶法制备的N-Cl-C-Ti光催化活性的影响。结果表明二氧化钛溶胶的制备，N3-Cl-C-Ti250中的N元素主要以O-Ti-N和NOx的形式存在； Cl元素一部分取代TiO2晶格中的氧形成O-Ti-Cl，另一部分以Cl-的形式附着在TiO2纳米粒子表面或存在于间隙空间中；而C元素以CO32-的形式修饰TiO2。当氯化铵掺杂量3.0mol%,热处理温度为250℃时,催化剂N3-Cl-C-Ti250的可见光催化活性最高。初始浓度为10 mg·L-1的罗丹明B和苯酚在420-800的可见光照射下降解率分别为95.23%和80.13%纳米 120 分钟。