可见光响应半导体纳晶薄膜的制备及催化性能研究
近年来,半导体光催化剂在环境保护方面因为对水中有机污染物具有良好的降解力而受到广泛的关注。在众多的半导体光催化剂中,二氧化钛具有无毒无害、价廉、耐光性、催化活性高、化学性能稳定的优势,被证实是最有潜力的光催化剂之一。TiO2虽然用途广泛,但是它的禁带宽度为3.2eV,只能利用只占太阳光5％的紫外光,不能充分利用太阳光中占大部分的可见光。另外,TiO2粉末难以从水中分离、回收,也易发生粉末团聚。本论文通过水热法制备碘掺杂TiO2(I-TiO2)纳晶,并采用涂敷法得到I-TiO2纳晶薄膜,利用扫描电子显微镜及紫外分光光度计对其进行形貌及性能表征。
I-TiO2纳晶薄膜的光催化性能通过中性条件下二元染料体系(Flu／RhB体系和EO／RhB体系)溶液在可见光照射下的降解情况来研究。掺碘后,TiO2纳晶薄膜对光的吸收以及光催化活性都要强于纯Tio2纳晶薄膜,且当FTi摩尔比为10％时,薄膜的光催化活性达到最高。在罗丹明B(RhB)溶液中引入荧光素钠(Flu)和曙红Y(EO)之后,RhB的降解速率被明显加快了,Flu和EO在实验中起到的是光敏化剂的作用。最后,为了确定在光催化氧化过程中起主要氧化作用的活性组分,在Flu／RhB体系和EO／RhB体系中都加入了乙二醇。结果发现RhB、Flu和EO的降解速率都明显地减慢了。这表明,光催化降解过程中起主要氧化作用的活性组分就是·OH。
本论文所制备的碘掺杂二氧化钛薄膜提高了二氧化钛薄膜对可见光的吸收,极大地增强了该薄膜在太阳光下的应用价值。二元染料体系中两种染料相互作用、协同降解,明显地促进了染料的降解。本论文所采用的方法具有高效率、低成本的优点,可用于工业废水及城市生活污水中微量生物难降解有毒有机废水的净化处理。
二氧化钛;光催化活性;碘掺杂;二元染料体系;半导体纳晶薄膜;光催化剂
北京化工大学
硕士
化学工程与技术
陶霞
2011
中文
TB383;O643.36
75
2011-08-24（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）