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环境污染是当今人类面临和亟待解决的重大难题。半导体光催化技术降解有机污染物引起人们的重视。在所有的光催化剂中,钛矿型TiO2光催化剂具有光催化性质优异、化学性质稳定、安全无毒和成本低等优点,使其受到研究者们的广泛关注。TiO2光催化剂有很强的光催化氧化能力,而羟基磷灰石(HAP)对有机物质有较强的吸附能力,特别对蛋白质等生物材料具有高度亲和性。因此,探讨在TiO2表面包覆部分羟基磷灰石,拟利用HAP吸附性将有机物和微生物吸附于颗粒表面,进而进行光催化降解是目前本课题的研究目的。 本论文结合国内外光催化剂的研究进展,以过氧化钛体系(PTC)为前驱体,以PTC为前驱体,硝酸钙、磷酸氢铵为钙源和磷源,采用简单的水热法制备了不同配比TiO2/HAP复合光催化剂。并对制备的TiO2/HAP复合光催化剂的光催化性能进行了系统的研究,包括:对制备的系列复合光催化剂的物相、形貌等进行了表征;对其光催化降解液相和气相污染物进行了系统的研究。主要研究成果如下: (1)以PTC作为钛源时所制备的TiO2/HAP复合光催化剂,其HAP以薄片状存在,TiO2粒子全部沉积在HAP片层的表面,颗粒尺寸均匀,尺寸~10 nm。由HAP负载的纳米TiO2可以有效降低TiO2纳米粒子之间的团聚效应。制备过程中采用尿素水解产生的OH-比氨水沉淀法均匀,有利于生成TiO2/HAP复合结构;可以通过调节TiO2的浓度改变HAP表面TiO2粒子的负载量,实现对TiO2/HAP复合光催化剂晶体结构和形貌的调节。 (2) TiO2/HAP复合光催化剂中TiO2的含量对其光催化活性有影响。在TiO2含量为50%时,TiO2/HAP复合光催化剂显示出最高的光催化活性。在相同条件下光照150 min后,TiO2、TiO2/HAP(TiO250%)和HAP对于亚甲基蓝(MB)的去除率分别为59.6%、84.6%和19.5%。对光催化降解(NO)结果表明:单独相TiO2对氮氧化物的去除率为72%,而相同条件下TiO2/HAP对NO的去除率为94%,即HAP的协同吸附作用,有利于TiO2/HAP光催化活性的提高。此外,与单独相TiO2相比TiO2/HAP在白光条件下的光催化活性也得到显著提高。