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《福州大学》 2004年
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MPc/TiO_2复合光催化剂的制备与光催化性能研究

靳尉仁  
【摘要】:TiO2是一种宽禁带(3.2eV)半导体,只能吸收利用太阳光中的紫外线部分,太阳能利用率低;另一方面,光生电子-空穴对易复合,量子效率较低。提高TiO2吸收光谱范围和光催化量子效率成为半导体光催化技研究的中心问题。 本文选择了具有高稳定性和高催化性能的酞菁配合物(MPc,M=Fe,Mn)作为敏化剂,尝试把MPc在可见光区的强吸收性及催化特性与TiO2光催化特性集为一体,应用溶胶-凝胶方法制备出高催化活性和宽响应范围的新型光催化剂。 1、制备了具有高催化活性的复合光催化剂。MPc与TiO2之间形成较强的相互作用,可以促进光生电子的转移,降低光生载流子的复合几率,进而提高光催化活性。同时,MPc在可见光区具有较强的吸收光子的能力,可以拓展光催化剂的光谱响应范围。在无外加氧化剂,FePc/ TiO2在紫外光照射下,在10min内可将1×10-5mol/L的罗丹明B降解至无色,降解率达99%;FeClPc/TiO2在太阳光下60min可将同浓度罗丹明B降解至无色;150min将甲基橙(3×10-5mol/L)降解至无色;12h使对氯苯胺溶液的COD值从500 mg/L降到400 mg/L。 2、研究了复合光催化剂制备过程的影响因素。 MPc的含量较少时敏化效果不明显,含量过多时又可能成为复合中心,并阻碍TiO2吸收光子;对FePc和FeClPc的最佳含量是1:400,MnPc则是1:1200。 煅烧温度较低不利用MPc与TiO2形成强相互作用,达不到敏化的效果;温度过高则会使FePc分解,使光催化活性降低,250℃为最佳的煅烧温度。 溶胶-凝胶过程中,pH值控制钛酸丁酯的水解和团聚,但不同pH值对光催化活性影响不大。 超临界干燥技术是一种无氧过程,可避免MPc在合成过程中发生分解。 FeClPc稳定性较强,在合成过程中不易被分解,因此FeClPc/TiO2光催化剂在可见光区具有较强的吸收光子能力和光催化活性。 3、提出了复合光催化剂在紫外光和可见光区域两种不同的反应机理。在紫外光区是TiO2吸收光子然后激发电子到导带上;在可见光区是MPc吸收光子被激发,然后发生电子转移反应,二者的反应机理不一样,造成MPc/TiO2复合光催化剂在紫外光区和可见光区域的活性顺序不同。
【学位授予单位】:福州大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2004
【分类号】:O643.3

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【引证文献】
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1 潘海波;TiO_2基纳米氧敏材料及复合光催化材料的制备、结构与性能研究[D];福州大学;2006年
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【参考文献】
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【同被引文献】
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