1、2017-6-14 1黑 TiO2的制备及其光催化性能研究姓 名： 王佳瑶专 业：环境工程指导教师：张秀芳2/202论文章节结论实验机理实验结果和讨论实验内容选题的研究目的及意义3/2031. 论文研究背景、目的与意义TiO2光催化材料的优缺点1. 原料来源丰富，廉价。但光致电子和空穴的分离转移速度慢，复合率高，导致光催化量子效率低2.光催化活性高（吸收紫外光性能强 ;禁带和导带之间能隙大；光生电子的还原性和空穴的氧化性强）。只能用紫外光活化，太阳光利用率低3.化学性质稳定（耐酸碱和化学腐蚀），无毒。但粉末状TiO2在使用的过程中存在分离回收困难等问题4/2041. 论文研究背景、目的与意义目
2、的与意义 ：随着社会的发展和能源的消耗，环境污染问题越来越严重，半导体光催化剂是是解决问题的有效途径，二氧化钛，无毒、多功能半导体材料，有效利用紫外线等优良性能。然而，由于其高带隙宽度（锐钛矿 3.2eV）和快速电子空穴复合率，其光催化性能非常有限，黑色二氧化钛的出现大大改善了传统二氧化钛这两个缺点，而两者的结合可以大大提高简单材料的光催化性能和光催化效应。5/2052. 实验内容 70ml去离子水 0.7g抗坏血酸搅拌 10min混合溶液加入 3.1ml TiCl3溶液180 条件下水热反应 12h离心，水洗，醇洗干燥 80 ， 8h研磨得黑TiO2黑 TiO2的 制备流程图6/2062.
3、结果与讨论 纯相 TiO2和黑 TiO2的 XRD对比图图上无孔纯相 TiO2的衍射峰强比多孔黑 TiO2稍高一些，这表明无孔纯相 TiO2的结晶度比多孔黑TiO2稍强一些。7/202. 结果与讨论7图（ a）是在 5.8mm11.00k 下的无孔纯相 TiO2的形貌图；图（ b）是在 5.8mm5.5k 下的多孔黑TiO2的形貌图；图（ c）是黑 TiO2的形貌图；图（ d）是能谱仪图从图 (a)(b)中可以看出样品纯相TiO2和黑 TiO2的形态为长方体，粒径都小于 10nm，随着颜色的变化，黑 TiO2粒径减小，从图 (c)可以看出黑 TiO2形貌图呈现出多孔结构。从图 (b)和 (d)
4、可以得出黑TiO2样品经过在抗坏血酸的还原条件下，样品晶体表面出现了较厚的无序外壳结构，由于表面缺陷所形成的无序外壳使其样品由白色变为黑色。图 (d)为黑 TiO2的 EDS图，通过 EDS可以间接的证实黑 TiO2仅仅是由 Ti和 O组成，暗示了 TiO2核周围呈现表面缺陷结构的 TiO2。8/2082.结果与讨论纯相 TiO2和黑 TiO2的 DRS谱图可以看出纯相 TiO2的吸收光谱只存在于紫外区，可见区域内没有明显的吸收。相比于纯相 TiO2，黑色 TiO2光催化剂的吸收带大于 420nm，比纯相 TiO2大，其吸收范围扩展到可见区域。结果表明，掺杂 Ti3+的存在大大提高了可见光的吸
5、收，使黑 TiO2在可见光下具有更好的光催化性能。9/2092.结果与讨论无孔纯相 TiO2和多孔黑 TiO2的 N2吸附脱附等温曲线和孔径分布添加抗坏血酸有利于孔结构的形成，为转移反应物提供方便、有效的途径，比表面积增大后，提供更多的反应空间，光生载流子容易扩散，有利于电子 空穴的传递，进而光催化性增强。10/20102.结果与讨论纯相 TiO2和黑 TiO2的光催化降解效率光谱图多孔结构能大大提高其光催化性能。是因为多孔结构提供了孔道，大大增加了黑 TiO2的比表面积，更多孔道作为光子捕获路径，让更多光子分布到光催化剂颗粒表面上，促进光子吸收，进而提高光催化剂吸光性。另外，黑TiO2的无序结构捕获光生电子提供空穴，能够提高多孔黑 TiO2的光催化活性。
