可見光響應型磁載TiO2光催化劑的制備及其催化性能研究.pdf

1、TiO2光催化劑以其具有價廉無毒、抗光腐蝕和化學性質穩(wěn)定等優(yōu)點，歷來是光催化研究領域里的熱點，并有望成為最有前途的綠色環(huán)保型催化劑之一。但由于純TiO2粉末顆粒細小，在使用其懸浮體系進行光催化反應后，催化劑的回收重復利用困難，不符合可持續(xù)發(fā)展的要求;同時純TiO2的帶隙較寬，只能吸收太陽光中的紫外部分，耗能較高。另外，現(xiàn)有一些關于光催化劑的研究混淆了吸附與催化降解的關系。因此，本論文主要針對純TiO2回收困難、重復使用性差和太陽光利用率

2、低兩個性能缺陷的問題，對其進行改性研究。
　　論文第一部分是基于楊梅單寧(BT)的Fe3O4磁核載體的制備。利用富含酚羥基的楊梅單寧合成具有良好分散性、穩(wěn)定性以及磁性能優(yōu)良可控的Fe3O4納米顆粒。研究了單寧用量、溶液的pH值、反應時間、反應溫度、焙燒溫度等條件對Fe3O4磁性能的影響，并通過TG、IR、XRD、SEM、BET、VSM等多種測試手段對Fe3O4磁核進行表征。實驗結果表明，基于BT制得的Fe3O4呈球形，單寧用量和熱

3、處理溫度對材料的磁性能影響較大，其它幾個因素的影響較小，當單寧與鐵質量比為1∶1，熱處理溫度在800℃時，制得的Fe3O4表現(xiàn)出優(yōu)異的磁性能，其飽和磁化強度為81.08 emu/g。
　　論文第二部分是以制備的Fe3O4為磁核，獲得兼具磁性和光催化性能的Fe3O4/TiO2納米復合光催化劑。采用溶膠-凝膠輔助溶劑熱晶化法的合成工藝，利用鈦酸丁酯的水解直接將TiO2包覆在Fe3O4上。通過ICP、XRD、SEM、UV-VIS、VSM

4、等多種測試手段對材料的結構特征進行表征，并以甲基橙溶液作為降解的污水模型，研究考察了反應溫度、反應物之間的用量比例等條件對催化劑降解性能的影響。實驗結果表明，F(xiàn)e3O4/TiO2光催化劑在紫外光下降解甲基橙的催化活性與P25接近，并表現(xiàn)出優(yōu)良的回收重復使用性能，在第11次重復使用時對甲基橙的降解率僅下降了7.1％。同時通過自由基捕獲實驗證實了在光催化降解甲基橙過程中起主要作用的自由基為超氧自由基(·O2)。
　　論文第三部分是探討

5、元素摻雜TiO2以改善其可見光響應的方法與條件。以稀土金屬元素(Ce、Nd)和非金屬元素(F)摻雜改性TiO2，并初步探索制備了幾個不同摻雜量的Fe3O4/Nd-TiO2和Fe3O4/F-TiO2磁性光催化劑。實驗以鈦酸丁酯為前驅體，通過溶膠凝膠輔助溶劑熱晶化法制備得到三類不同摻雜改性的TiO2光催化劑和可見光響應型磁載TiO2光催化劑。通過XRD、SEM、UV-VIS等多種測試手段對材料的結構特征進行表征，并以甲基橙為模型污染物考察了