氮掺杂TiO2光催化剂制备及光催化活性研究-化学专业论文.docxVIP

中文摘要 中文摘要 PAGE PAGE 1 摘要 本文以钛酸四丁酯为原料，尿素为氮源，采用溶胶-凝胶法制备了 N 掺杂 TiO2 光催化剂。研究了溶胶液的 pH，溶胶液的温度，N 掺杂量以及焙烧温度对 TiO2 结构和催化活性的影响，并用 XRD、UV-Vis、XPS 等手段对催化剂性能进行了 表征，考察了催化剂在可见光和紫外光下的催化活性。结果表明最佳的制备条件 为：饱和尿素溶液的加入量为 4mL、溶胶液的 pH 为 2.5、溶胶液的反应温度为 40 oC、焙烧温度为 500 oC 。制得的 N/TiO2 催化剂为锐钛矿相、平均粒径为 8.7nm。 该催化剂在钨灯照射 5h 后对亚甲基蓝溶液的去除率为 41.8%，比同样条件下用 纯 TiO2 高 11.9 倍，该催化剂在紫外光照射 5h 后对亚甲基蓝溶液的去除率为 82.2%，比同样条件下用纯 TiO2 高 1.1 倍。 以尿素为 N 源、以钛酸四丁酯和乙醇为原料，采用溶胶-凝胶法制备 N 掺杂 TiO2，并用浸渍法将 TiO2 负载于粒状活性炭上，通过烧结制成 N/TiO2 /AC 光催 化剂。并利用 TG-DTA、XRD、FT-IR、BET 对催化剂的结构、尺寸等特征进行 分析和表征，同时考察了亚甲基蓝溶液初始浓度、催化剂用量、亚甲基蓝溶液 pH 值、催化剂负载次数对 N/TiO2 /AC 光催化剂在可见光下降解亚甲基蓝的各种 因素的影响。其结果表明负载于活性炭上的 N/TiO2 平均粒径约为 9.3nm，晶型 为锐钛矿型，其比表面积为 746.9 m2/g。在亚甲基蓝溶液初始浓度为 100mg/L， 最佳条件下制备催化剂用量为 0.4g，亚甲基蓝溶液 pH 值为 1.0 时，经 100W 钨 灯 5 小时照射后，亚甲基蓝的去除率为 91.43 % , 相同条件下比 N/TiO2 和纯 TiO2 催化剂活性分别提高了 2.580 倍和 65.31 倍。 以 N/TiO2 为光催化剂，以萘磺酸钠溶液的光催化降解为模型反应，进行光 催化反应的研究，研究了催化剂用量、反应物初始浓度、溶液初始 pH 值、光源 等条件对光催化降解反应的影响，并对溶液的降解过程进行了初步探讨。 关键词：N 掺杂，光催化活性，活性炭，负载催化剂，亚甲基蓝 英文摘要 英文摘要 ABSTRACT N-doped TiO2 photocatalysts were fabricated by mixing tetrabutyl titanate with urea in ethanol and water by sol-gel method. The effect of various experimental parameters on the photocatalytic activity of N/doped TiO2 photocatalysts were investigated, which involved sol pH value, sol temperature, urea content and calcinated temperature. The N/TiO2 photocatalyst characterized by XRD, XPS, UV-Vis and the photocatalytic activity was evaluated by photodegradation of methylene blue under visible light and ultraviolet irradiation. The results showed that the optimal condition include dopants was 4mL saturation urea solution, and sol reaction temperature 40 degree, and sol pH value, and calcined temperature 500oC respectively. The average particle diameter of resultant N/TiO2 was about 8.7nm and its crystal form was anatase. The photocatalytic degradation efficiency of the methylence blue of 25mg?L-1 with N/TiO2 can reach 41.8% under visible-light illuminated 5h and was 11.9 times that of pure TiO2 in same con