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半导体光催化技术是这几年来研究处理废水的一种新的方式,这种方法处理废水的原理是通过利用半导体材料作为光催化剂,太阳光作为光能量激发半导体产生电子-空穴对,产生的电子-空穴对与吸附在催化剂表面的污染物进行发生氧化还原反应,从而使污染物进行分解生成分子量小、无毒的小分子,起到净化水的作用。在目前所研究的光催化剂中,Ti02具有低成本、无毒、稳定性高、催化活性高等特点,在众多的半导体光催化剂中成为最有潜质的光催化材料,所以Ti02的光催化研究最为活跃。本文以微乳液法为基础制备出TiO2前驱体,然后采用高温煅烧法和低温水热法进行处理得到纳米Ti02样品,并采用XRD、SEM、TEM、FTIR、UV-vis等技术对TiO2样品进行表征和测试。本文主要的研究内容及结果如下:(1)纳米Ti02前驱体的制备:将质量比为8:4:1的正己醇、CTAB、去离子水混合搅拌30min得到透明的反相微乳液,然后将一定质量的钛酸四丁酯(水与钛酸四丁酯的摩尔比为15:1)溶解到与微乳液体系中相同质量的正己醇中,最后将钛酸四丁酯溶液逐滴加入到持续搅拌的反相微乳液中,在滴加过程中,反相微乳液体系由澄清透明逐渐转变为乳白色的浑浊溶液,经离心、洗涤、干燥可得纳米T102前驱体。(2纳米TiO2前驱体的高温煅烧处理:将纳米Ti02前驱体放入到马沸炉中进行不同温度煅烧(煅烧温度分别为450°C、500℃、550℃、600℃、650℃、700℃),保温时间为3h,最后经研磨可得到纳米Ti02样品。实验结果表明,当煅烧温度为450时,Ti02样品的尺寸最小,当紫外光光照60mmin时,罗丹明B溶液的降解率为98.9%。(3)纳米TiO2前驱体的低温水热法处理:将纳米TiO2前驱体分散在水中,然后移入到50ml的反应釜中进行水热处理。在这一部分研究了不同水热时间(12h、18h、24h、30h)以及不同水热温度(120℃、160℃、200℃)对纳米TiO2性能的影响。实验结果表明,当水热温度为160℃,水热时间为12h时,TiO2样品的光催化效果最佳,即当紫外光光照时间为40min时,罗丹明B水溶液降解率为99.9%。(4)改性纳米TiO2的制备:利用表面活性剂在水核表面的特点,将CTAB作为表面活性剂的同时也可作为表面改性剂。通过表面活性剂对改性纳米TiO2粒径的控制,不仅可以改变纳米TiO2的表面活性能,还可以起到调控光生电荷在纳米TiO2表界面传输等动力学过程的作用,从而使纳米TiO2能够响应可将光区域。具体制备过程为:首先将40g正己醇,20gCTAB和5g的硝酸溶液加入到100ml的玻璃烧杯中磁力搅拌30min,得到澄清透明的反相微乳液,然后将钛酸四丁酯溶液逐滴加入到持续搅拌的反相微乳液中,搅拌完毕后后将混合溶液移入到聚四氟乙烯的反应釜中,然后将反应釜放入到鼓风干燥箱中进行水热。最后经离心、洗涤、干燥、研磨即可得到改性纳米TiO2样品。在这一部分研究了不同硝酸浓度(1mol/L、1.3mol/L、2mol/L、3mol/L)以及不同水热温度(80℃、160℃、200℃)对改性纳米Ti02的性能影响。实验结果表明,硝酸浓度和水热温度都对TO2样品的尺寸以及光催化活性有着不同程度的影响。当水热温度一定时,随着硝酸浓度从1mol/L到3mol/L不断的增加,Ti02样品的尺寸从5nm逐渐减小到3.4nm,而光催化活性是先升高再降低,其最佳的硝酸浓度为2mol/L。当硝酸浓度一定时,随着水热温度从80℃到200℃不断的增加,TiO2样品的尺寸从3.8nm逐渐增大到6.2nm,光催化活性是先升高再降低,其最佳的水热温度为120℃。光催化实验结果表明,当硝酸浓度为2mol/L以及水热温度为120℃时,Ti02样品的可见光光催化效果最好,即当可见光光照60min时,罗丹明B水溶液降解率为99.7%。