论文部分内容阅读
近年来，环境问题日趋严重，已引起人们的广泛关注。光催化技术在降解污染物、光解水制氢等方面取得了重要进展。TiO2化学稳定性好，价格便宜、无毒且原料易得，已成为应用最为广泛的光催化剂。TiO2纳米管比TiO2吸附能力更强，光电催化效率更高，但其禁带宽度大，只能吸收紫外光，对太阳能的利用率较低。为克服这些缺陷，需要对其改性。因此，本文制备了几种改性的TiO2纳米管，提高了其光催化性能。
本文首先采用水热法和微波法制备了稀土元素镧掺杂的TiO2纳米管。通过X射线粉末衍射仪(XRD)、紫外-可见分光光度计(UV-vis)、氮气吸附-脱附等技术对样品的性能进行了表征，并以甲基橙溶液为模型化合物，考察了不同制备方法、掺杂量、温度、催化剂用量等因素对制备的光催化剂的光催化活性的影响。实验表明，采用水热法和微波法均能合成出质量较高、两端开口的混晶型镧掺杂的TiO2纳米管;其比表面积较大，光催化活性高且稳定性良好。在水热合成条件下，镧的掺杂量0.5％，焙烧温度500℃，催化剂的加入量为0.3 g时，达到最高的光催化活性。
其次，通过水热法合成氮掺杂TiO2纳米管，同时以高岭土为载体，采用浸渍法制备氮掺杂TiO2纳米管/高岭土复合光催化剂。采用XRD、FT-IR、UV-vis等对样品进行了表征，并研究了复合光催化剂的光催化性能，结果表明:掺杂和负载不改变TiO2纳米管的管型结构，制备的氮掺杂TiO2纳米管/高岭土复合光催化剂为混晶型，吸光带红移至可见光区，有效地提高了TiO2纳米管的光催化性能;在m（尿素）:m(TNTs)=1，涂覆高岭土3次，500℃焙烧的最优制备条件下，催化剂用量0.5 g时，60 min后对甲基橙溶液的降解率可达90.2％。
然后，通过原位生长法和光化学反应合成出Ag@AgI/AgBr改性的TiO2纳米管复合光催化剂。改性后的光催化剂在可见光下照射60min后，对10 mg/L的甲基橙溶液降解率为68.13％，且经4次循环使用后，稳定性仍然较好。在太阳光下经180 min反应后，对10 mg/L的甲基橙溶液的降解率为98.11％，表明所制备的Ag@AgI/AgBr复合光催化剂有望成为高效的可见光催化剂。