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钛酸纳米管（NTA）因具有一维的管状形貌、较大的比表面积，在光催化反应中可以提供更多的反应活性位点，表现出优异的光催化性能。NTA煅烧后得到的是体相含有大量束缚单电子氧空位（SETVO，VO?）的新型TiO2，VO?在TiO2导带下方形成子能级，起到了窄化带隙的作用，使吸收带边向长波长移动并拓展到可见光区。虽然新型TiO2有可见光吸收，但是可见光活性很低，即电子空穴利用率较低，如何对其进行修饰从而提高光生电子-空穴的利用效率是值得深入探讨的问题。 TiO2表面修饰共轭π结构是一种增强光吸收性能和提高光生电荷分离效率的有效途径。共轭材料顾名思义就是一类含有共轭大π键结构的材料，这类材料中都含有长程π共轭链结构，共轭结构与TiO2复合并在接触界面上发生相互作用，共轭链作为电子传输的通道，可加快光生电荷的传输与分离，从而进一步提高催化剂的光催化活性。 本文以NTA为TiO2源，合成了g-C3N4、PVAD（聚乙烯醇煅烧以后）表面修饰的新型TiO2光催化剂，研究了共轭π材料表面修饰对新型TiO2光生电子-空穴分离与转移的作用机制及光催化活性的影响，具体工作如下： （1）以NTA为前驱体，选取三聚氰胺为共轭π结构原料，通过一步煅烧法制备了一系列g-C3N4/TiO2催化剂，并考察了三聚氰胺含量的变化对催化剂性能的影响。通过透射电镜（TEM）照片可以看出，三聚氰胺经过煅烧形成了片状g-C3N4包覆在TiO2表面，且较致密均匀。X射线光电子能谱（XPS）结果表明，三聚氰胺经过高温煅烧形成了g-C3N4化合物；复合样品中Ti、O、C结合能的偏移暗示TiO2与g-C3N4之间发生了强相互作用。紫外-可见漫反射吸收（UV-vis）结果表明，新型TiO2由于含有体相氧空位，在可见光区有吸收；与g-C3N4复合后，二者的协同作用使催化剂在可见光区的吸收进一步增强。电子自旋共振光谱（ESR）结果证明，g=2.003处的峰说明由NTA煅烧得到的新型TiO2中含有大量的氧空位，当NTA与三聚氰胺复合后样品中的氧空位浓度增强很多，这说明二者复合有助于形成更多的氧空位。光电流-时间（i-t）曲线结果表明g-C3N4/TiO2复合样品的光电流响应明显增强，说明g-C3N4表面修饰TiO2可提高光生电荷分离效率，有助于进一步提升光催化反应的量子产率。以光催化氧化丙烯为模型反应，g-C3N4/TiO2复合光催化剂表现出明显增强的可见光催化活性。当三聚氰胺含量为2％时，可见光催化活性最高。通过荧光羟基检测实验对复合催化剂电子转移过程进行了研究，发现复合后的样品羟基浓度最高，暗示复合半导体发生了 Z型电子转移，即TiO2导带电子与g-C3N4价带空穴在接触界面进行复合，从而在TiO2价带留下了空穴，有利于羟基自由基的生成，使可见光催化氧化丙烯活性明显增强。 （2）贵金属修饰能够加快光生电荷的分离效率，抑制电子和空穴的复合。在这一章中，采用光还原的方法引入金属Pd，制备了g-C3N4/Pd/TiO2催化剂，并通过改变Pd引入的顺序，考察贵金属Pd的位置对催化剂性能的影响。通过电镜图可以看出成功制备了Pd处于不同位置的两种催化剂：一种是Pd位于g-C3N4和TiO2接触界面形成含有电子传输介体的Z型半导体复合物；作为对比，另一种是Pd处于催化剂的表面。XPS结果表明g-C3N4/Pd/TiO2催化剂中Pd以0价状态存在。紫外-可见吸收结果表明，加入Pd作为助催化剂后，贵金属的等离子共振效应使g-C3N4/Pd/TiO2复合样品在可见光区的吸收明显增强。同时该复合样品在光电流-时间测试中的光电流明显增强，说明引入Pd之后，催化剂的电荷分离能力有所提高。通过荧光检测羟基实验证明确实形成了g-C3N4/Pd/TiO2 Z型半导体复合，产生?OH的量增多，说明Pd作为电子传输介质能够进一步增强光生电子-空穴对的分离效率，因此在可见光下氧化去除丙烯的效果更好。在催化剂中引入Pd作助催化剂后，相同条件下样品2%g-C3N4-(1%Pd-NTA)与2%g-C3N4-NTA相比，丙烯去除率由18.9%提高到34.4%。 （3）基于前两部分的研究基础，在第三部分中改变共轭π材料，选取链状的聚乙烯醇（PVA）为原材料，制备了PVAD表面修饰的TiO2基催化剂。考察了不同温度、PVA/NTA的不同质量比例对催化剂性能的影响。由红外光谱（IR）和XPS谱图分析得出PVA经过煅烧后得到C=C共轭结构，复合样品中TiO2与PVAD之间形成了Ti-O-C键。在UV-vis测试结果中，PVAD/NTA复合物的吸收带边与P25相比发生红移，在可见光区的吸收也明显增强；阻抗（EIS）结果显示复合后的样品具有较小的阻抗半径，说明电荷分离能力较高。这说明复合样品中Ti-O-C键作为电子的传输通道，加快了电荷的分离与转移，提高了光生h+－e-对的分离效率。因此在可见光下降解甲基橙的测试中，PVAD表面修饰的TiO2表现出优异的可见光降解活性，催化剂1PVA-10NTA（500）的降解率达98%。