空心微球光催化材料的制備與光催化性能研究.pdf

1、半導(dǎo)體光催化技術(shù)在能源利用和環(huán)境凈化方面有著廣泛的應(yīng)用前景。光催化劑的光催化活性往往與其形貌緊密相關(guān)，其中空心結(jié)構(gòu)的光催化劑由于具有較大的比表面積，較低的密度，以及良好的光催化活性而引起了人們?cè)絹碓蕉嗟闹匾?。各種各樣的光催化劑中，TiO2因其良好的氧化能力、無毒、化學(xué)穩(wěn)定性等優(yōu)點(diǎn)而廣為關(guān)注，所以二氧化鈦空心球己成為材料科學(xué)、化學(xué)和環(huán)境科學(xué)等領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)。但是TiO2有著較大的禁帶寬度，僅能利用太陽光中的部分紫外光輻照產(chǎn)生光催化作用，這

2、就嚴(yán)重阻礙了它的廣泛應(yīng)用。半導(dǎo)體光催化劑釩酸鉍因?yàn)榭梢詫?shí)現(xiàn)可見光下降解有機(jī)物而成為當(dāng)前研究的一個(gè)新的熱點(diǎn)。單斜相釩酸鉍的空心結(jié)構(gòu)在可見光光催化領(lǐng)域展現(xiàn)了廣闊的應(yīng)用前景。本文主要是圍繞二氧化鈦空心球和釩酸鉍空心球的合成、表征和性能等方面開展了如下研究：
　　 以硫酸鈦為鈦源，在硫酸，水和三氟乙酸(TFA)的混合溶液中通過一步無模板的水熱法制備出三氟乙酸改性的具有高活性的二氧化鈦空心球。通過X射線衍射、X射線光電子能譜、N2吸附-脫

3、附等溫線、紅外光譜、掃描電子顯微鏡和透射電子顯微鏡對(duì)所制備的樣品進(jìn)行了表征分析。在紫外燈照射下，二氧化鈦表面產(chǎn)生的羥基自由基以對(duì)苯二甲酸為分子探針通過熒光技術(shù)進(jìn)行了檢測(cè)。二氧化鈦的光催化活性是通過在紫外光照射下光催化氧化降解空氣中的丙酮來檢測(cè)的。三氟乙酸不僅誘導(dǎo)了空心球的形成，也促進(jìn)了樣品的晶化。三氟乙酸和硫酸鈦的摩爾比對(duì)光催化活性有顯著的影響。當(dāng)摩爾比在0.5-5之間時(shí)，二氧化鈦樣品的活性都高于P25。在摩爾比等于2時(shí)，樣品的活性達(dá)到

4、最高，超出P25兩倍多。這主要是由于空心結(jié)構(gòu)和雙峰介孔的球殼促進(jìn)了光的吸收并加強(qiáng)了反應(yīng)分子和產(chǎn)物分子的轉(zhuǎn)移和輸送。同時(shí)，表面吸附的三氟乙酸分子也減少了光生電子和空穴的復(fù)合。
　　 在無模板添加劑的情況下，通過在硝酸鉍，釩酸銨和水的混合溶液中添加尿素一步無模板水熱法制備出單斜相釩酸鉍空心球。通過X射線衍射、紫外可見吸收光譜、紅外光譜和掃描電子顯微鏡對(duì)所制備的樣品進(jìn)行了表征分析。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，尿素的加入量對(duì)釩酸鉍的空心球的形成起了關(guān)鍵的