纳米TiO_2和纳米钛柱撑粘土的制备及其光催化性能研究

【摘要】：光催化技术做为一种污染治理技术,应用于污水治理、气体净化、光催化杀菌和自清洁材料等方面。光催化剂是光催化技术的关键部分,TiO_2是目前公认的最佳的光反应催化剂,以其价廉无毒、催化活性高、氧化能力强、稳定性好而最为常用。然而光生载流子易于复合,从而导致光催化剂催化效能大大降低,因此提高光催化活性的关键问题之一就是如何降低光生电子与空穴的复合几率。纳米级光催化剂能够使得光生载流子从体内扩散到表面所需时间变短,减少了光生载流子的体内复合,并且比表面积增大,增强了催化剂吸附污染物的能力,可以大大提高光催化降解污染物的效率,通过纳米TiP_2光催化剂的制备及其结构的调控来改善其光催化效率的研究已成为光催化研究的热点之一;但是纳米TiO_2难于回收,而钛柱撑粘土复合光催化剂易于分离,有利于催化剂的回收,同时还具有高的光催化活性,比表面积增大,吸附能力增强以及特殊的表面酸性等优点,因此钛柱撑粘土是一种新兴的有潜力的复合光催化材料。 第一章 光催化理论基础以及钛柱撑膨润土的研究进展 文中较系统地评述了光催化理论基础以及钛柱撑膨润土的研究进展,其中包括光催化原理、光催化剂的改性研究现状、膨润土的改性研究现状、制备钛柱撑膨润土的影响因素,柱撑膨润土的应用。 第二章 纳米TiO_2光催化剂的结构调控及其光催化活性研究 以钛酸丁酯和冰醋酸分别为前驱物和酸催化剂,采用溶胶-凝胶法制备了纳米TiO_2粉体,并且通过改变水体溶液中钛酸丁酯,醋酸和水的摩尔比来调控纳米TiO_2粉体的大小以及光催化活性;探讨在溶胶-凝胶法制备过程中在水溶液中添加表面活性剂十二烷基苯磺酸钠(DBS)和共溶剂无水乙醇(CH_3CH_2OH)来调控TiO_2粉体结构以及光催化活性。用X射线衍射和透射电子显微镜等手段对不同条件制备的纳米TiO_2的微观结构进行了表征,并且以甲基橙染料的降解为模型反应,考察了不同制备条件所得的催化剂的光催化活性,而且对纳米粉体结构和光催化性能之间的关系进行了一定讨论。