TiO_2的掺杂改性及Bi（Nb）OCl体系光催化剂的研究

题名:TiO_2的掺杂改性及Bi（Nb）OCl体系光催化剂的研究
作者:朱蕾
学位授予单位:上海交通大学
关键词:TiO_2;;掺杂改性;;光催化活性;;染料罗丹明B;;BiOCl;; Bi_4NbO_8Cl
摘要:
 本文致力于提高纳米TiO_2的光催化活性、揭示掺杂改性的作用机理。针对目前光催化技术应用中存在的诸如TiO_2光催化量子效率低、吸收利用波长范围有限等问题,使用过渡金属离子和稀土元素通过湿溶液浸渍法对纳米TiO_2进行Block Neodymium magnets了掺杂改性研究,采用X-射线衍射(XRD)、紫外-可见漫反射光谱(UV-Vis)、BET比表面分析仪(BET)等测试手段对各种改性纳米TiO_2进行物性表征。通过降解溶液中的染料罗丹明B对掺杂离子的改性效果进行了评价。此外,本文对UV/ TiO_2悬浮体系降解溶液中的染料罗丹明B的性质进行研究,考察光催化降解速率的影响,同时对其降解动力学方程进行了研究。在此基础上,本文还研究了Bi基光催化材料BiOCl和Bi4NbO8Cl,讨论了可见光降解活性和作用机理。
 在纳米TiO_2离子掺杂改性方面,考察了掺杂离子的种类、掺杂离子量、煅烧温度等因素对TiO_2的晶型结构以及光催化活性的影响。实验结果表明,过渡金属中Fe3+、Cu2+、Ni2+三种离子的掺杂都使得TiO_2的光催化活性降低,Zn2+的掺杂使得TiO_2的光催化活性提高,当Zn2+掺杂量为1.5%(原子摩尔比),于500℃下煅烧5小时的TiO_2光催化活性最高。稀土元素La3+的掺杂量为0.6%(原子摩尔比),于500℃下煅烧5小Block Neodymium magnets时的TiO_2光催化活性最高。
 在染料降解方面,研究了染料的初始量、催化剂的加入量、溶液的酸度等因素对罗丹明B的降解速率的影响,结果表明,在本试验条件下,50 ml的溶液中以加入0.1 g催化剂和0.5mg染料有最佳的降解效果,而溶液适宜的酸度为pH=4左右。通过Langmuir Hinshelwood (L-H)模型推导出染料降解的动力学方程。
 具有层状结构的Bi基氧氯化物BiOCl和Bi4NbO8Cl,两者在可见光下均可以使罗丹明B降解,且具有高的降解活性。但两者的反应机理不同,BiOCl是染料光敏化机制,Bi4NbO8Cl是光催化机制。Bi(Nb)OCl体系催化剂是一类Block Neodymium magnets值得进一步研究、且有应用前景的可见光响应型光催化剂。
学位年度:2009