氮掺杂TiO2光催化剂制备及光催化活性研究

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本文以钛酸四丁酯为原料,尿素为氮源,采用溶胶-凝胶法制备了N掺杂TiO2光催化剂。研究了溶胶液的pH,溶胶液的温度,N掺杂量以及焙烧温度对TiO2结构和催化活性的影响,并用XRD、UV-Vis、XPS等手段对催化剂性能进行了表征,考察了催化剂在可见光和紫外光下的催化活性。结果表明最佳的制备条件为:饱和尿素溶液的加入量为4mL、溶胶液的pH 为2.5、溶胶液的反应温度为40 oC、焙烧温度为500oC。制得的N/TiO2催化剂为锐钛矿相、平均粒径为8.7nm。   该催化剂在钨灯照射5h后对亚甲基蓝溶液的去除率为41.8%,比同样条件下用纯TiO2 高11.9倍,该催化剂在紫外光照射5h 后对亚甲基蓝溶液的去除率为82.2%,比同样条件下用纯TiO2高1.1倍。   以尿素为N源、以钛酸四丁酯和乙醇为原料,采用溶胶-凝胶法制备N掺杂TiO2,并用浸渍法将TiO2负载于粒状活性炭上,通过烧结制成N/TiO2/AC光催化剂。并利用TG-DTA、XRD、FT-IR、BET对催化剂的结构、尺寸等特征进行分析和表征,同时考察了亚甲基蓝溶液初始浓度、催化剂用量、亚甲基蓝溶液pH值、催化剂负载次数对N/TiO2/AC光催化剂在可见光下降解亚甲基蓝的各种因素的影响。其结果表明负载于活性炭上的N/TiO2平均粒径约为9.3nm,晶型为锐钛矿型,其比表面积为746.9m2/g。在亚甲基蓝溶液初始浓度为100mg/L,最佳条件下制备催化剂用量为0.4g,亚甲基蓝溶液pH值为1.0时,经100W钨灯5小时照射后,亚甲基蓝的去除率为91.43%,相同条件下比N/TiO2和纯TiO2催化剂活性分别提高了2.580倍和65.31倍。   以N/TiO2为光催化剂,以萘磺酸钠溶液的光催化降解为模型反应,进行光催化反应的研究,研究了催化剂用量、反应物初始浓度、溶液初始pH值、光源等条件对光催化降解反应的影响,并对溶液的降解过程进行了初步探讨。
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