多元复合纳米TiO2光催化剂制备及催化性能研究

来源 :中国建筑材料科学研究总院 | 被引量 : 2次 | 上传用户:jianghui_one
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TiO2作为光催化剂由于化学性质稳定、氧化还原能力强和环境友好等特点,被广泛应用于环境治污领域。然而,光生载流子复合率高,光谱响应范围窄和吸附能力差是制约TiO2实用性的主要瓶颈。本工作采用凹凸棒石负载旨在优化纳米颗粒分散性和提供大比表面积;Ag沉积和半导体复合在于改善载流子分离,拓宽TiO2光吸收至可见光区。同时,研究样品物相组成、显微结构和光吸收特性与光催化活性的构效关系,探究催化机理。本文主要内容如下:(1)引入凹凸棒石和Ag,制备Ag-TiO2/凹凸棒石复合材料(AgPT)。结果表明,12-15 nm的Ag-TiO2颗粒沉积在凹凸棒石表面,SBET最高达126.04 m2/g,紫外-可见和可见光下对MB的降解率达到99.48%和95.27%。Ag的表面等离子体共振和矿物载体的协同效应,是AgPT具有优越催化活性的主要原因。(2)通过共沉淀和溶剂热法,两步合成ZnFe2O4@TiO2复合光催化剂。8-12nm的TiO2包覆在ZnFe2O4表面并形成核壳结构;其SBET可达73.72 m2/g,可见光下对MB的降解率最高达95.6%;发育的介孔结构、大比表面积和强可见光吸收是样品具有高载流子分离特性和增强的光催化活性的主要原因。(3)两步合成ZnO/ZnFe2O4异质结材料,ZnO和ZnFe2O4微晶自组装成介孔发育的八面体纳米颗粒。带隙能约2.38 eV,SBET为11.58 m2/g,在可见光下对MB的降解效率可达82.7%。通过调整ZnO-ZnFe2O4/凹凸棒石中矿物载体与催化剂的比例,探究凹凸棒石的载体效应。结果表明,凹凸棒石的载体效应在于减小光催化剂的粒径、抑制颗粒团聚、提供大比表面积和增强吸附能力。(4)以八面体状ZnO/ZnFe2O4为核,利用溶剂热法制备具有核壳结构的ZnO/ZnFe2O4@TiO2复合光催化剂。结果表明,粒径10.38 nm的TiO2颗粒包覆在ZnO/ZnFe2O4表面,其SBET高达106.87 m2/g,可见光下对MB的降解可达96.32%。基于核壳结构、丰富的介孔和较强的光吸收,ZnO/ZnFe2O4@TiO2复合光催化剂具有高效的载流子分离特性和光催化活性。
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