论文部分内容阅读
室内空气质量引起了人们越来越多的关注,光催化净化技术是一种可以高效去除污染物的技术在室内空气净化领域有巨大的潜力。本文以具有特殊结构的钛纳米管为基础,负载了SnO2和Pt制备出具有异质结和肖特基结的复合光催化剂,并研究了复合光催化剂的形貌、晶型及光学特性,结合电化学表征和甲苯降解及矿化规律,阐述复合光催化剂的性质与光催化性能之间的关系。利用条件温和的水热法制备出具有空心管状结构的钛纳米管,利用这一特殊结构负载SnO2,优化制备出最佳负载量的SnO2/TiO2复合光催化剂,在此过程中TiO2呈现出锐钛矿型和金红石型两种晶型且构成异质结,以此为基础进一步负载贵金属Pt,并研究其光催化剂的物理化学特性,这种具有异质结的复合光催化剂实现可见光吸收,提高了光催化剂的比表面积,降低了光生电子和空穴的复合率。利用GC-FID对光催化降解甲苯过程中甲苯及最终产物CO2进行了定量检测,对比了不同SnO2负载量的复合光催化剂矿化甲苯的能力,SnO2负载量达到10at%时可以高效的矿化甲苯,同时在此基础上负载1wt%Pt获得的复合光催化剂对甲苯的光催化效率最高,结合各种表征手段证明具有异质结和肖特基结复合光催化剂可以实现光生电子和空穴的高效分离,从而更高效的降解和矿化甲苯。同时研究了不同光源条件下的这些复合光催化剂的电化学行为和甲苯降解及矿化规律,金红石型的TiO2可以吸收可见光产生光生电子和空穴,形成异质结后电子和空穴分布在不同光催化剂的表面,可以实现高效分离,从而高效的光催化降解污染物。实验结果表明1wt%Pt/10at%SnO2/TiO2的复合光催化剂在可见光条件下反应4h可将37.9%的甲苯矿化为CO2,在紫外光条件下反应4h后可将69.2%的甲苯矿化为CO2。这是因为紫外光可以激发各种光催化剂产生更多的电子和空穴,达到更好的矿化效果。具有异质结和肖特基结的复合催化剂在可见光和紫外光条件下均表现出优越的光催化性能。