【摘 要】
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因为光催化反应具有节能、低污染和降解能力彻底等优点,所以利用光催化技术处理环境污染和水体污染已成为一项具有前景的研究。在众多的光催化材料中,TiO2由于高活性、高稳定性、无毒、无污染以及合适的能带位置等优点,被认为是最具应用前景的光催化材料之一。但是它仍然存在着一些缺陷,光利用率低和量子效率低这两大问题,一定程度上制约了它在工业上的应用。为了提高光催化技术的应用范围,研究出新型高活性TiO2催化剂
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因为光催化反应具有节能、低污染和降解能力彻底等优点,所以利用光催化技术处理环境污染和水体污染已成为一项具有前景的研究。在众多的光催化材料中,TiO2由于高活性、高稳定性、无毒、无污染以及合适的能带位置等优点,被认为是最具应用前景的光催化材料之一。但是它仍然存在着一些缺陷,光利用率低和量子效率低这两大问题,一定程度上制约了它在工业上的应用。为了提高光催化技术的应用范围,研究出新型高活性TiO2催化剂具有重大的意义。因此,本文针对TiO2光利用率低和量子效率低这两大问题,进行了一系列改性研究,以提高其光催化活性。具体研究如下:（1）制备GQDs/TiO2光催化剂。首先以葡萄糖为原料,通过水热法制备出黄棕色的GQDs,再通过低温凝胶-溶胶法制备出GQDs/TiO2光催化剂。通过对催化剂的物相、形貌、光电性能进行表征分析。结果表明,GQDs加入前后,TiO2均为无定形和锐钛矿的混合体,但是加入GQDs后锐钛矿的比例降低了,这样增加了电子和空穴相遇的概率。紫外-可见光谱图表明GQDs的加入对TiO2光吸收强度和范围都没有影响。荧光分析光谱和瞬时光电流证明了加入一定量GQDs有效的提高了电荷的分离和传输,这也是GQDs/TiO2催化剂活性增大的原因。通过对甲基橙溶液的降解实验可知,当GQDs加入量为TiO2质量的1%时,2.5h的降解率达到了79.8%,一级动力学常数为0.01038min-1,是纯TiO2的1.35倍。（2）制备g-C3N4QDs/GQDs/TiO2光催化剂。首先以三聚氰胺为原料,制备出g-C3N4QDs,再通过简单的物理方法制备出g-C3N4QDs/GQDs/TiO2光催化剂。从透射电镜谱图上可以看到,g-C3N4QDs成功负载在GQDs/TiO2光催化剂的表面。紫外-可见光谱图表明,随着g-C3N4QDs含量的增加,催化剂的吸光强度和吸光范围都有所增大。荧光分析光谱和瞬时光电流证明了加入一定量g-C3N4QDs有效的提高了电荷的分离和传输。通过对甲基橙溶液的降解实验可知,当g-C3N4QDs加入量为TiO2质量的2%时,2.5h的降解率达到了90.5%,一级动力学常数为0.01544min-1,是GQDs/TiO2的1.46倍。（3）制备Cd SQDs/GQDs/TiO2光催化剂。首先以硫化钠和氯化镉为原料,制备出Cd SQDs,再通过简单的物理方法制备出Cd SQDs/GQDs/TiO2光催化剂。从透射电镜谱图上可以看到,Cd SQDs成功负载在GQDs/TiO2光催化剂的表面。紫外-可见光谱图表明,随着Cd SQDs含量的增加,催化剂的吸光强度和吸光范围都有所增大。荧光分析光谱和瞬时光电流证明了加入一定量Cd SQDs有效的提高了电荷的分离和传输。通过对甲基橙溶液的降解实验可知,当Cd SQDs加入量为TiO2质量的3%时,2.5h的降解率达到了92.3%,一级动力学常数为0.01668min-1,是GQDs/TiO2的1.61倍。
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