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作为环境治污领域中最有开发前景的二氧化钛(Ti O2)基半导体光催化剂自问世以来就一直受到人们的广泛关注。但是,Ti O2本身禁带宽度大、只响应紫外光、且光生载流子极易复合等缺点限制了其应用范围。近年来,氢化Ti O2(通常呈黑色,故名黑色Ti O2)由于具有良好的可见光响应性,引起了国内外学者的广泛关注。本文以白色Ti O2为前驱体,采用高温H2氛热处理获得形貌与白色Ti O2前驱体高度可比的黑色Ti O2介孔纳米圆球和反蛋白石结构,以亚甲基蓝(MB)为有机污染物模型考察了其光催化活性。在本文研究范围内,主要内容和结论总结如下:(1)自支撑黑色Ti O2介孔纳米圆球的制备及可见光催化性能以单分散性良好的锐钛矿相Ti O2白色介孔纳米圆球为前驱体,在H2氛下500 oC处理2 h得到相应的黑色Ti O2介孔纳米圆球;场发射扫描电子显微镜(FE-SEM)、X射线粉末衍射(XRD)和拉曼(Raman)光谱结果显示,所得黑色和白色Ti O2介孔纳米圆球的宏观尺寸(直径约385 nm)、形貌(圆球)和主体晶型(锐钛矿相)均没有明显改变;以MB为模型污染物,在三种催化剂(黑色Ti O2介孔纳米圆球、白色Ti O2介孔纳米圆球和P25)的可见光降解过程中,黑色Ti O2介孔纳米圆球表现出最高的催化活性;其催化动力学过程呈准一级反应规律,重复使用10次其准一级动力学常数k值的相对标准偏差RSD值为2.45%,催化活性未出现明显衰减。(2)黑色Ti O2反蛋白石结构的制备及可见光催化性能采用无皂乳液聚合法合成了聚苯乙烯(PS)小球,溶剂挥发自组装后得到PS蛋白石结构模板,在PS小球的缝隙中强制注入异丙醇钛前驱体,高温焙烧后制备了大面积高度有序的白色Ti O2反蛋白石结构,再经H2氛热处理后得到相应的黑色Ti O2反蛋白石结构。以MB为模型降解物,考察了黑色Ti O2反蛋白石结构的可见光光催化活性和重复使用性能。结果表明,以P25、白色Ti O2反蛋白石结构、黑色Ti O2反蛋白石结构的碎片为参照时,黑色Ti O2反蛋白石结构具有较高的催化活性;其催化动力学过程呈准一级反应规律,重复使用10次其准一级动力学常数k值的相对标准偏差RSD值为6.61%,催化活性没有明显降低。(3)黑色Ti O2表面还原性物种的存在为证实黑色Ti O2表面还原性物种的存在,分别将所得黑色Ti O2介孔纳米圆球和反蛋白石结构与氯金酸(HAu Cl4)溶液反应;再分别以未反应的黑色Ti O2介孔纳米圆球和反蛋白石结构为参照,以硼氢化钠(Na BH4)还原对硝基苯酚(4-NP)生成对氨基苯酚(4-AP)为模型反应,验证了黑色Ti O2介孔纳米圆球和反蛋白石结构表面确实有可将HAu Cl4还原的物种存在,X射线光电子能谱(XPS)结果证明反应的生成产物是Au NPs。