【摘 要】
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随着社会和工业的发展,污染物排放量逐年增加,严重影响生态环境和人类健康。光催化技术可以快速降解有机污染物,具有降解速度快、成本低、清洁环保等优点。在诸多的光催化剂中,二氧化钛（TiO2）具有优异的物理化学稳定性、高耐光腐蚀能力以及超强的紫外光深度矿化能力,被认为是最有前景的光催化剂之一。然而TiO2禁带宽度较宽、光响应区域窄,严重影响了其应用。本课题采用咔唑（Cz）与钛酸四丁酯(C16H36O4T
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随着社会和工业的发展,污染物排放量逐年增加,严重影响生态环境和人类健康。光催化技术可以快速降解有机污染物,具有降解速度快、成本低、清洁环保等优点。在诸多的光催化剂中,二氧化钛（TiO2）具有优异的物理化学稳定性、高耐光腐蚀能力以及超强的紫外光深度矿化能力,被认为是最有前景的光催化剂之一。然而TiO2禁带宽度较宽、光响应区域窄,严重影响了其应用。本课题采用咔唑（Cz）与钛酸四丁酯(C16H36O4Ti)为主要材料,通过一步合成法制备聚咔唑/二氧化钛复合材料（PCz/TiO2）。通过傅里叶变换红外光谱（FT-IR）、扫描电子显微镜（SEM）、透射电子显微镜（TEM）、X射线光电子能谱（XPS）、光电流（PT）及阻抗（EIS）等表征分析复合材料的形貌、组成及其光电性能。红外光谱结果表明,由于煅烧温度低,在复合材料中保留了更多的有机基团。由SEM及TEM结果可知,PCz/TiO2纳米复合材料结构均匀。DRS表征可知,PCz与TiO2结合提高了光催化剂在可见光的吸收。PT和EIS结果表明复合材料可以有效的转移光生电子,促进光生电子和空穴的有效分离。以氙灯和汞灯为光源,以甲基橙为目标降解物,考察复合材料对甲基橙污染物在各种不同光源下的光催化降解性能,获得制备复合材料的最佳条件,为PCz/TiO2热处理温度200℃、质量比1:10、热处理时间1 h。探究其对不同污染物的降解性能,阐明不同光源下的光催化机理。结果表明,其在可见光照射下60 min,降解率为87%。同时在全光、紫外光照射时间20 min,降解率均为85%以上。复合材料具有良好的循环稳定性。在可见光下主要活性物质为超氧自由基·O2-和空穴h+,紫外光下·O2-和羟基自由基·OH为主要活性物质,全光下主要活性物质为·O2-、·OH和h+。在不同光源下,复合材料的光催化机理不同。功能化咔唑（Cz-F）与钛酸四丁酯(C16H36O4Ti)为主要材料,一步合成法制备不同条件的复合材料PCz-F/TiO2,并通过TEM、FTIR、DRS,XPS、PT、EIS进行了分析表征。通过在可见光、紫外光、全光下对甲基橙进行光催化氧化来评价其光催化活性。对DRS、EIS、光电流的研究表明,复合材料在可见光下的光吸收强度比纯TiO2、PCz-F有了很大的提高,复合材料加速了电荷的转移,提高了e-和h+的分离效率,进而提高光催化活性。所制备的PCz-F/TiO2光催化活性与PCz/TiO2相比有明显提高,光催化稳定性也更高。
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