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当今社会以能源消耗为代价的经济发展速度不断加快,带来的污染问题也日益严重。近几十年来发展起来的光催化技术是一种治污新技术,是利用光催化剂通过光催化反应对有机废水进行降解处理的过程。其中,TiO2因其光催化活性高、物化性质稳定、能耗低、抗化学腐蚀、无毒等特点,被广泛应用于污水处理、空气净化等方面;尤其是纳米TiO2以其催化活性高、光学性能好等优点成为最具应用前景的光催化剂。但是,TiO2带隙较宽,难以高效利用太阳能,在制备过程中的易团聚、难分离、回收成本高等缺点,制约了TiO2光催化剂的广泛应用。本课题利用水热法制备的钛纳米管,采用离子交换的方法,制备贵金属Ag沉积均匀的钛纳米结构。具体研究工作如下: (1)采用水热法,以商品纳米二氧化钛(P25)为原料,制备钠基钛纳米管(Na-TNTs),经过酸洗、干燥,制得氢基钛纳米管(H-TNTs)。利用制备的银氨溶液,以离子交换的方法,在氢基钛纳米管中均匀掺杂银氨离子([Ag(NH3)2]+),随后对离心得到的产物中的银离子进行光催化还原,最后得到银沉积钛纳米管(Ag-TNTs)。用ICAP、XRD、HR-TEM、DRS等手段对样品进行表征,研究证明,利用离子交换的方法,[Ag(NH3)2]+可以完全负载到钛纳米管上,在紫外灯照射下,银离子可发生光催化还原反应为单质银,随着负载量的增大,样品仍保持管状结构,但管径会随之增大,并可在管表面观察到明显的银粒子。 (2)通过将水热法制备的钛酸盐纳米管,质子化得到氢基钛酸盐纳米管(H-TNTs)后,利用其离子交换性能,在碱性条件下,制备出银沉积二氧化钛纳米结构(Ag-TiO2)。通过XPS、TEM/HR-TEM、DRS等手段表征银沉积二氧化钛纳米管(Ag-TiO2)的结构和表面性能,考察了煅烧温度、负载浓度对产物形貌和晶型结构的影响。经过煅烧和光还原后,得到单质银均匀沉积的二氧化钛纳米管/棒(Ag-TiO2)光催化剂。煅烧温度为400℃时,已经出现锐钛矿型二氧化钛,且随着煅烧温度的升高,结晶度提高,Ag-TiO2光催化剂的形貌由管状结构转变成棒状结构,在长度不断减小的同时,直径不断增大。 (3)以甲基橙为目标降解物,测定Ag-TNTs和Ag-TiO2光催化剂的催化活性,结果显示,Ag-TNTs具有光催化惰性,而Ag-TiO2具有良好的光催化活性。在550℃煅烧温度下的1.00gAg-TiO2的光催化活性达到峰值,60ml20mg?L-1的甲基橙在1.5h时降解完全,与纯二氧化钛相比,降解率提高了40％。