纳米TiO2的制备及其光触媒作用

摘要

作为室内空气中对人体伤害最大的可挥发性有机化合物(Volatile OrganicCompounds，VOCs)，苯、苯酚、甲醛等有害物质在室内环境持续挥发，以致室内空气质量(IAQ)持续下降。随着室内空气质量的下降，对人体健康会产生严重不利的影响。鉴于此，如何降解室内可挥发性有机化合物，提高室内空气质量，成为我们研究的重要课题之一。
　　 本文以苯作为气相标准污染物。TiO2以其宽禁带(3.2ev)、极大的比表面积、表面选择性缺陷的存在、光敏性好、热稳定性好、无毒且是环境友好型材料等优点被选作水体污染治理的首选材料。我们以治理水体污染物的TiO2光催化剂技术为基础，将其改进、修饰、掺杂应用于治理气相污染物的研究当中。分别采用水热法、模板法、溶胶-凝胶法制备了TiO2基纳米微球。采用XRD、SEM、FESEM、IR、UV-Vis等测试方法对材料的形貌、结构、光学性质进行了表征，寻找出了影响材料光催化性能的相关条件及合成参数。同时，采用GC-9560系列气相色谱仪对合成的材料与P25的光催化性能进行比较，进行测试并分析结果。
　　 研究结果表明：在不同水热条件下采用水热法制备的TiO2纳米微球中，180℃实验条件下制备出的样品比表面积较大并且其催化效率是P25的两倍以上，样品相成分中锐钛矿比例的提高是有利于光催化性能提高；在不同热处理温度下采用模板法制备SiO2@TiO2纳米微球的系列中，700℃热处理温度下制备出的样品光催化效率为P25的1.2倍，同时发现，该系列样品随着热处理温度的不同，其锐钛矿与金红石相比例呈线性变化；在不同比例三乙醇胺和的钛酸丁酯的条件下，采用溶胶-凝胶法制备出的PS@TiO2微球大小可调，形貌可控，但其光催化性能仅为P25的50％。