掺杂二氧化钛光催化粉体的制备及分散研究

【摘要】：二氧化钛因其具有优良的光催化活性、价格低廉、无毒无害和稳定性强等优点,受到人们广泛的关注。然而,二氧化钛的光催化作用只能在紫外光的条件下受到激发,而紫外光仅占太阳光能量的5%,这在一定程度上限制了二氧化钛的应用范围。为了提高二氧化钛的活性,本文通过分析不同制备方法制备出不同碳掺杂量的二氧化钛粉体对甲基橙的光催化降解作用,探求其最佳的碳掺杂量,并对光催化活性好的粉体进行分散性研究。 以钛酸丁酯和无水乙醇为前驱、四丁基氢氧化铵为碳源,加入不同量的四丁基氢氧化铵,采用溶胶—凝胶法制备了碳掺杂改性的二氧化钛;以硫酸钛和去离子水为前驱、葡萄糖为碳源,分别加入不同的葡萄糖量,采用水热法制备碳掺杂改性的二氧化钛;以硫酸钛和尿素为前驱、葡萄糖为碳源,分别加入不同的葡萄糖量,采用均匀沉淀—水热法制备碳掺杂改性的二氧化钛粉体。 对制备出的粉体进行光催化降解甲基橙实验,在汞灯(模拟紫外光)条件下,粉体具有较强的降解有机物能力,符合二氧化钛的光催化特性;在氙灯(模拟太阳光)条件下反应6小时,粉体降解了一定量的甲基橙溶液,其中均匀沉淀—水热法制备的粉体光催化效果最好,当葡萄糖的掺杂量为0.0006mol时光催化活性最高,降解了32%的甲基橙溶液。 采用单一变量法对均匀沉淀—水热法制备的碳掺杂二氧化钛粉体的分散性进行研究,对不同分散剂及添加量、不同超声时间和不同pH值对分散效果的影响进行分析。当六偏磷酸钠和改性二氧化钛粉体和水的质量比为1:50:100、超声时间为15min、溶液pH=10时,碳掺杂的二氧化钛水溶液分散效果最佳。