纳米TiO<,2>基复合粉体和负载体材料的制备及其协同光催化活性
本文在全面综述光催化原理、应用、活性影响因素及复合催化剂合成方法的情况下，针对复合催化剂存在的问题及光催化技术实用化的发展要求，制备出具有很高光催化活性的外负载型TiO2/火山岩复合体。首先以火山岩为硬模板，采用超临界流体沉积技术对火山岩载体进行预处理，合成双模板。再以溶胶-凝胶法对其进行超声TiO2涂覆，经过干燥、空气中煅烧实现了TiO2凝胶的无机化和火山岩孔隙中有机物除去，成功制备了外负载型TiO2/火山岩（TiO2-coated lava surface,TCLF）。同时，采用溶胶-凝胶法制备了体负载型TiO2/火山岩（TiO2-coated lavasurface，TCL）复合体和铁掺杂氧化钛（Fe-TiO2）纳米粉体，通过扫描电镜、X-射线衍射、热重-差热、傅里叶红外光谱和紫外漫反射等手段对不同条件下获得样品的化学结构、表面形貌和晶型进行了表征，以亚甲基蓝溶液(MB)为标准模拟降解物，对样品的光催化活性进行分析。
Fe-TiO2和TiO2的表观活化能分别为27.431 KJ/mol，和25.179 KJ/mol，Fe离子掺杂使得TiO2的晶粒生长表观活化能增大，晶型转变温度升高。Fe-TiO2和TiO2的热分解活化能分别为9.024 KJ/mol和13.743 KJ/mol，铁的掺杂使得TiO2的热分解活化能降低，使得TiO2在低温的条件下的晶化过程加快，晶粒生长速度增大。
掺杂Fe 能抑制TiO2晶粒生长，提高了TiO2的热稳定性，而且拓展TiO2的吸收波长范围至可见光区，提高了复合体中Ti3+离子浓度，降低了光生载流子的复合几率，从而导致提高TiO2的光催化效率。
通过超临界沉积、溶胶-凝胶涂覆和煅烧热处理没有改变火山岩结构，在相同的负载次数下，外负载复合体TCLF的比表面积、孔径和孔隙数比体负载复合体TCL的大，而TiO2负载量及其晶粒尺寸反而小。
复合体对亚甲基蓝的降解过程适合采用一级动力学方程进行描述。对于外负载或体负载复合体，一次负载比二次负载的光催化性能也要高。
随着亚甲基蓝初始浓度的增大，外负载复合体TCLF-1对其光催化降解速率常数降低，而且降低的速度先快后慢。随着溶液初始pH值的提高TCLF-1对亚甲基蓝的降解速率常数先增大后降低，pH为8时，达到最大k=0.044min-1。在本实验范围内，随着催化剂浓度的增大亚甲基蓝的降解速率逐步的提高。
纳米结构;二氧化钛基复合粉体;负载体材料;制备工艺;光催化活性
吉首大学
硕士
应用化学
李佑稷
2010
中文
TQ426.6
64
2011-04-27（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）