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在各种氧化物半导体光催化剂中,TiO2光催化剂具有安全无毒、性质稳定、氧化还原能力强、抗化学和光腐蚀能力,被证明是一种最合适的光催化材料,已经广泛应用于环境领域。但是目前有两个因素制约TiO2光催化剂在工业上的应用,在光催化剂降解过程中存在降解速率慢导致光生电子和空穴容易复合;只有在紫外光下显示光催化活性(对可见光的利用率较低),使其在实际应用中受到限制。为了解决以上两个问题,设计合成多孔碳负载纳米TiO2是提高光催化性能的关键所在。本论文重点研究多孔碳负载纳米TiO2光催化剂的制备及其光催化性能。1、在本文第二章中,在不同温度条件下,热解Zn-Ti金属有机框架材料,通过银离子修饰制备了一系列具有高孔隙率的介孔新型光催化剂(Ag/TiO2-x/C复合材料),并利用亚甲基蓝溶液(MB)在太阳光驱动下的光降解行为对其光催化活性进行了评价。在1000℃高温下,Ag/TiO2-x/C复合材料的光催化性能最佳,用300 W氙灯进行照射,50 min内使MB溶液降解效率达到99.4%,其降解MB的速率常数是P25(商业型TiO2)的8.33倍。研究发现:由于银的修饰和TiO2-x晶格氧空位密度较高,对电子具有更好的捕获性能,同时高温下金属锌的挥发,使其催化剂比表面积较高。在相同的实验条件下,MB经10次循环降解后没有发现明显的失活。2、在本文第三章中,在不同的温度条件下,通过铂离子掺杂热解后的Zn-Ti金属有机框架材料烧结制备一系列的介孔和高孔隙率的纳米复合材料(Pt/TiO2-x/C复合材料)。用300 W氙灯模拟太阳光光源,通过测量亚甲基蓝溶液的降解来研究这些催化剂的光催化效果。当烧结温度达到1000℃时(PTC-P10)表现出了非常优异的光催化效果,可在20 min内使浓度20 mg/L的MB降解率达到98%,其降解MB的速率常数是P25(商业型TiO2)的8.69倍,是ATC-P10(Ag/TiO2-x/C复合材料)的1.04倍。研究发现:由于铂的掺杂使光催化剂的禁带宽度变小,禁带之中形成了新的杂质能级,在该能级上能量较小的光子也可以被捕获,引起吸收带产生红移,扩大了光吸收范围,提高了光的利用率,同时Pt4+会进入TiO2-x晶格内部取代Ti4+,使晶格产生缺陷,从而产生更多的氧空位来捕获光生电子,也使光生电子-空穴对较难复合。所以Pt/TiO2-x/C复合材料比Ag/TiO2-x/C复合材料具有更高的太阳光利用率,能提高光生电子的激发效率,同时使光生电子-空穴对较难复合。在相同的实验条件下,MB经10次循环降解后没有发现明显的失活。与Ag/TiO2-x/C复合材料催化剂相比,该催化剂是一种更稳定、高效的可循环使用的光催化剂。