不同晶体结构TiO2的光催化性能
2021-06-01罗玉红谢亚楠
王 军,罗玉红,谢亚楠
(1.江西科技师范大学 江西省材料表面工程重点实验室,江西 南昌 330013;2.汉川市公共检验检测中心,湖北 汉川 431600)
随着环境污染的加剧,废弃染料对水体的污染威胁着人类的健康,利用光催化技术对染料降解具有重要的现实意义。TiO2是常见的金属氧化物材料,具有化学性质稳定、无毒、廉价、环境友好等优点[1~3],在紫外光照射下,产生电子空穴对,与吸附在材料表面的水分子和氧气反应,生成具有强氧化性的基团,能够将染料降解为CO2和H2O分子,使用过程中不带来二次污染,受到研究者的广泛关注[4, 5]。
TiO2属于宽禁带半导体材料,锐钛矿和金红石相是TiO2常见的稳定结构,TiO2的制备方法、工艺、成份等都会影响材料的相结构,进而影响材料的光催化性能。朱晓东等人[6]采用溶胶-凝胶法制备了不同晶体结构TiO2对罗丹明B的光催化性质,发现400℃热处理的TiO2为锐钛矿结构,具有最佳的光催化活性。离子掺杂抑制TiO2晶体的生长,过渡金属Fe离子掺杂阻碍锐钛矿TiO2的晶化,降低TiO2的禁带宽度,提高光催化性能[7, 8]。稀土元素Nd掺杂阻碍纳米TiO2由锐钛矿向金红石转变,适量Nd掺杂纳米TiO2的光催化活性优于P25[9]。贵金属Ag掺杂TiO2的锐钛矿衍射峰向小角度方向偏移,同时,禁带宽度减小,晶粒直径减小,表面积增大,光催化活性增强[10]。
已有研究表明,在降解有机物染料时,TiO2的降解效率与晶体结构及染料的成份、浓度有关,本文采用溶胶-凝胶法制备TiO2粉体,通过退火温度的控制,得到不同晶体结构的TiO2样品,采用XRD、Raman光谱表征不同退火温度TiO2的晶体结构,以亚甲基蓝溶液为降解目标,评价了不同退火温度TiO2的光催化性能。……
