Co、Ni浸泡烟梗丝模板合成TiO2及其光催化降解罗丹明B的研究

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TiO2材料具有活性高、稳定性好和低成本的优势,是目前光催化技术中使用最多的光催化材料;在众多领域都有使用,例如光致亲水涂层、废水处理、制氢、农药降解以及生物应用等方面;虽然TiO2材料的优势明显,但是也存在可见光吸收和光转化困难的问题,因此需要对TiO2材料进行改性研究,提升可见光的利用率。目前,生物模板法作为有效提高TiO2光催化活性的合成方法而被广泛应用;所以本文通过生物模板法并引入过渡金属来提高TiO2材料的光催化活性,主要研究结果如下:(1)利用生物模板法和溶剂热法成功合成了以烟梗丝为模板的TiO2,以及采用不同浓度的Co浸泡烟梗丝模板合成TiO2。通过比较Co浸泡烟梗丝模板合成的TiO2和纯烟梗丝模板合成TiO2,材料的吸收带边、比表面积以及光催化活性都有提升;其中Co的最佳浸泡浓度为0.5%,TiO2-TCS-0.5Co的光催化降解效率大约是纯烟梗丝模板合成的TiO2-TCS的降解速率常数的2.5倍,同时也是P25降解速率常数的3.4倍。(2)成功利用不同浓度的Ni浸泡烟梗丝模板合成TiO2。在合成的材料中,Ni浸泡浓度为0.5%时,对罗丹明B的去除率最好,光催化降解速率最高,是纯烟梗丝模板合成的TiO2-TCS的降解速率常数的2.4倍。材料中Ni的引入对材料的比表面积、禁带宽度以及光催化性能影响较大。(3)最后对材料合成路径的探讨,对Co、Ni和钛源采用不同顺序浸泡烟梗丝模板合成TiO2,对比性能和结构差异。通过表征结果分析发现两种路径合成材料的比表面积、禁带宽度以及过渡金属实际含量都少许差异,但在形貌上基本无差异;烟梗丝模板还是通过先后顺序浸泡Co、Ni和钛源合成的材料在光催化性能上表现更加优异。
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