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因为水资源污染问题日益严重,废水的降解处理技术逐渐得到了人们的广泛关注。半导体光催化技术应运而生。它廉价,而且是环境友好的技术,应用前景十分诱人。半导体光催化剂众多,二氧化钛因为其具有较好的光催化性能、稳定性高、无毒,从而倍受人们的亲睐。但是,它带隙能宽,需要能量大,主要吸收紫外光,对太阳光的利用率较低;而且粉体的比表面积小,不宜回收。本文针对TiO2光催化剂存在的缺点开展研究,制备出了Fe3+、Co2+掺杂TiO2纳米粉体和纳米管以及CdS半导体复合TiO2纳米管,研究了它们的光催化性质。主要研究内容如下:
1.以金属硝酸盐和四氯化钛为原料,采用水热法制备出了Fe3+、Co2+掺杂的TiO2粉体,采用XRD、UV-vis、SEM等技术对催化剂进行了分析、表征,以罗丹明B为目标降解物,对其光催化活性进行了评价。结果表明Fe3+、Co2+的掺入促进了TiO2由锐钛矿相向金红石相的转变,增强了TiO2对紫外光的吸收能力,拓宽了光谱吸收范围,提高了TiO2对太阳光的利用效率。
2.以Fe3+、Co2+掺杂TiO2粉体为前驱物,采用水热法制备Fe3+、Co2+掺杂Na2Ti3O7纳米管,研究了水热时间和水热温度对样品形貌的影响。采用XRD、TEM、SEM、UV-vis等技术对催化剂进行了分析、表征。以罗丹明B为目标降解物,对其光催化活性进行了评价。研究结果表明,通过对Na2Ti3O7纳米管进行Fe3+、Co2+等金属掺杂,可以明显提高Na2Ti3O7纳米管紫外和可见光下条件下的光催化性能。
3.用离子交换法制备CdS复合的Fe3+、Co2+掺杂TiO2纳米管。采用XRD、SEM、TEM、UV-vis等手段对催化剂进行分析、表征,以罗丹明B为目标降解物,对光催化活性进行了评价。结果表明,将半导体CdS与TiO2进行复合,可以明显拓宽催化剂的光谱吸收范围,显著提高TiO2纳米管在可见光条件下的光催化性能。