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非金属元素掺杂二氧化钛的制备及可见光下降解有机染料的研究

李杰  
【摘要】: 本文采用溶胶凝胶法制备非金属掺杂二氧化钛催化剂,在不经过高温焙烧的条件下,通过掺杂B、N、F非金属元素,对催化剂进行改性。通过在可见光下降解有机染料SRB来研究催化剂的光催化活性,通过XRD.XPS和紫外可见漫反射等表征来考察催化剂的组成和结构特性,并研究其对光催化活性的影响。 实验结果表明: (1)钛酸四丁酯为前驱体,膨润土为载体,陈化时间为48小时,低温焙烧条件下制备的催化剂具有较好的光催化活性。制备过程中外加能量(紫外光照射、超声波震荡)不利于催化剂活性的提高,水热处理代替焙烧可提高光催化活性。膨润土作为载体,提高催化剂的吸附性及沉降性。 (2)B、N、F的掺杂均使催化剂的活性提高,光响应范围拓宽。晶形为锐钛矿,晶粒大小在8-10nm。B掺杂量为2%-5%时活性较好,B在二氧化钛晶格中可能形成Ti-O-B结构;N掺杂量为10%时催化效果较好,N在二氧化钛晶格中可能形成Ti-O-N结构;F掺杂量为3%时催化效果较好,F在二氧化钛晶格中可能形成Ti-F结构。 (3)N-F、B-N双掺杂二氧化钛催化活性介于两种元素的单掺杂之间,紫外可见漫反射结果表明光响应范围拓宽。催化剂为锐钛矿,晶粒大小为8-10nm。掺杂过程中,F、N在TiO2晶格中形成Ti-F和Ti-O-N结构。B、N在TiO2晶格中形成Ti-O-B和Ti-O-N结构。B、F在TiO2晶格中形成Ti-F-B和Ti-O-B结构。


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