TiO2納米異質結光催化劑的設計合成與性能研究.pdf

1、近年來，環(huán)境惡化和能源短缺給人類社會的可持續(xù)發(fā)展帶來了一系列問題，合理設計和應用半導體光催化劑是目前解決環(huán)境污染和能源短缺等問題的一種有效方法。
　　二氧化鈦(Titanium dioxide，TiO2)半導體材料因其光催化活性高、化學性質穩(wěn)定、無毒、生物兼容性好等優(yōu)勢在光催化降解有機污染物和光解水制氫等領域有著廣闊的應用前景。然而純的TiO2由于光生電子-空穴易復合、光譜響應范圍窄等缺陷使其在實際應用中受到了限制。構建納米異質結

2、是一種有效的改性方法，其內建電場的形成為光生電荷分離提供了驅動力，能夠有效抑制光生電子-空穴對的復合。
　　為了提高納米TiO2的光催化活性，本論文通過構建TiO2混晶異質結和TiO2@MWCNTs核殼異質結來對TiO2進行改性。采用光催化分解水制氫和降解有機污染物羅丹明B(RhB)及亞甲基藍溶液(MB)分別對材料的光催化活性進行了評價，考察了影響材料光催化活性的因素。具體工作如下所示:
　　1.采用溶劑混合再煅燒的方法，以

3、三聚氰胺水溶液為混合介質，得到了具有混晶異質結的TiO2微納米材料，該材料為均勻負載金紅石納米顆粒的銳鈦礦納米片組裝的三維分級結構。利用SEM、TEM、XRD、BET、XPS、DRS等技術研究了分級混晶TiO2微納米材料形貌和性質。通過降解亞甲基藍溶液對材料的光催化性能進行了評價，并對材料光催化活性提升的機制進行了分析。
　　2.采用水熱-煅燒的方法，以TiCl4乙醇溶液為前驅體，制備了TiO2均勻包覆MWCNTs的TiO2@MW

4、CNTs一維異質結復合材料，可調節(jié)TiCl4乙醇溶液的濃度獲得不同厚度的TiO2包覆層。利用SEM、TEM、XRD、Raman、BET、XPS、DRS、PL等技術研究了TiO2@MWCNT一維異質結的形貌和性質。通過光催化降解有機染料羅丹明B、亞甲基藍溶液和催化水分解制氫分別評價了該材料的光催化氧化和還原性能，探討了不同TiO2厚度層對材料的光催化性能的影響。
　　3.采用一步水熱的方法，以TiC4水溶液為前驅體，尿素作為沉淀劑，