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纳米TiO2具有优异的光催化活性,它能将环境中存在的微量有机物降解为无污染的无机物,还能杀死细菌病毒,因此具有广泛的应用前景。而新型光催化剂的制备,光催化剂的晶体结构和化学组成对其光活性影响的研究,制备过程对晶相比例、粒子形貌和比表面积的影响,光催化反应机理及其在环境保护中的应用研究仍是当前光催化领域要面对的主要研究内容。本论文将围绕上述光催化研究领域的几个热点问题,对铜锡共掺杂纳米TiO2光催化剂的硬脂酸法制备和光催化活性进行了系统的研究。本文采用硬脂酸法,分别制备了纯TiO2、Sn-TiO2及Cu-Sn共掺杂TiO2,通过X射线衍射、差热-热重分析、BET和扫描电镜等一系列分析手段对它们进行了表征,最后以苯酚模拟废水为目标降解物,在15W紫外杀菌灯(λ=254)照射下,系统考察了煅烧温度、掺杂比例、pH值等几个因素对催化剂光催化活性的影响,探索出催化剂的最佳制备条件及最优工作环境。研究发现煅烧温度对纯TiO2的光催化活性和晶体结构有较大影响。纯TiO2经300℃-500℃煅烧得到的粉末晶体为单一的锐钛矿相,具有较高光催化活性,而400℃煅烧制得的样品的光催化活性最高;当煅烧温度为650℃时体系中出现了金红石相,至800℃催化剂晶体中的大部分已由锐钛矿转变为金红石相,此时光催化剂基本丧失了光催化活性。在Sn掺杂的TiO2体系中,煅烧温度和掺杂比例是影响其光催化活性的两个主要因素。当锡钛的摩尔比为0.05:1、煅烧温度为500℃时,此条件下制备的光催化剂活性最佳,其活性较纯TiO2有了显著提高。XRD和BET结果显示Sn的掺杂促进了TiO2晶型由锐钛矿相向金红石相的转变温度,掺杂后煅烧温度为650℃时催化剂晶体中的大部分已由锐钛矿转变为金红石相。Sn的掺杂同时细化了TiO2晶粒,增大了其比表面积,进而改善了其光催化活性。当锡钛的摩尔比为0.05:1时,在500℃煅烧样品的XRD中检测不到Sn的衍射峰,当锡钛的摩尔比达到0.075:1时样品XRD中Sn的衍射峰明显。在Cu-Sn共掺杂TiO2体系中,Cu的掺杂强化了光生电子向催化剂表面的传递,Sn的引入为光生电子提供了受体,最终抑制了光生电子-空穴的复合,有效提高了其光催化活性。研究发现Cu、Sn的最佳摩尔掺杂量为n(Cu):n(Sn):n(TiO2)=0.0025:0.05:1,最佳煅烧温度为500℃,此条件下制备的共掺杂TiO2的光催化活性明显优于纯TiO2、Cu-TiO2和Sn-TiO2。Cu、Sn的掺入引起了TiO2晶格的膨胀和畸变,延缓了TiO2的相变温度,有效抑制了晶粒的生长,使掺杂后的晶粒尺寸更细小,比表面积迅速增大,吸附底物的能力增强,进而提高了苯酚的光催化降解效率。苯酚初始浓度、pH及催化剂投加量对苯酚降解率有显著影响,当pH=4时、苯酚初始浓度为20mg/L、催化剂投加量为0.5g/L时苯酚获得了最佳的降解效果,经3小时的光催化反应,苯酚最终降解率达97.1%。