摘要: TiO2因其化学性质稳定、氧化-还原性强、抗腐蚀、无毒及成本低而成为目前最为广泛使用的光催化剂，同时存在电子-空穴对复合机率高、光利用率低的问题。为了进一步提高TiO2的光催化性能，制备空心分级孔TiO2微球，通过对微球的微观结构进行调控，在此... 展开 TiO2因其化学性质稳定、氧化-还原性强、抗腐蚀、无毒及成本低而成为目前最为广泛使用的光催化剂，同时存在电子-空穴对复合机率高、光利用率低的问题。为了进一步提高TiO2的光催化性能，制备空心分级孔TiO2微球，通过对微球的微观结构进行调控，在此基础上，再引入Ag纳米粒子与TiO2基复合改性，获得一种性能优异的光催化材料。本课题的目的是实现空心分级孔TiO2/Ag复合微球光催化剂的制备，并且进行光催化性能的研究。首先利用溶胶凝胶法制备出分级孔TiO2微球，然后加入自制的聚苯乙烯微球，煅烧进行去核处理后，得到空心分级孔TiO2微球，再对其负载Ag，将Ag与空心分级孔TiO2微球复合改性，得到空心分级孔TiO2/Ag复合光催化材料。并探究了不同TiO2微球样品的微观结构和光催化性能的内在关系，得到的研究结果如下: 通过改变了不同煅烧温度和P123的添加量，制备了不同微观结构的分级孔TiO2样品，得到了具有良好的锐钛矿晶型的二氧化钛。随着温度的升高，样品的比表面积、孔积和孔径都逐渐减小。在煅烧温度400℃的情况下，添加钛源的60wt％的P123的样品可以制备出孔结构较好的分级孔TiO2，比表面积为237m2/g，孔体积是0.59 cm3/g和HP6/400样品的一级和二级介孔孔径分别为4.10 nm和12.25 nm。在紫外光下照射2h后，HP6/400样品的光催化降解率数据最好，是84.84％。随着煅烧温度升高，HP2和HP6系列样品的光催化性能先降低后升高，而HP4系列样品的光催化性能先升高后降低，HP8系列样品的光催化性能先升高后降低再升高。 以聚苯乙烯(PS)微球为空心硬模板，在所制备的分级孔TiO2微球的基础上，制备了空心分级孔TiO2微球。随着煅烧温度的增加，微球样品的孔体积和比表面积均逐渐降低。在煅烧温度400℃的情况下，添加60wt％P123的所制备的空心分级孔 TiO2微球样品，孔结构参数相对最好，比表面积为212 m2/g，孔体积是0.45 cm3/g，一级孔径和二级孔径分别为3.14 nm和7.15 nm。通过实验发现在煅烧温度400℃煅烧时间3.5h时，HHP6/400样品的光催化降解率最高，是94.32％。其他几组样品的降解率均随着温度的升高而依次降低，综合对比所有样品和其对应的孔结构参数来看，可以得到样品的比表面积和孔容的高低是对光催化降解率的十分重要的影响因素。 以制备好的空心分级孔 TiO2微球为核心，在空心微球上进行了Ag纳米颗粒的负载，改变不同Ti/Ag的摩尔比例(R=10∶0.25，10∶0.35，10∶0.5，10∶1.5，10∶2.0)，通过浸渍法和高温煅烧成功制备了形貌结构完整的空心分级孔TiO2/Ag复合微球。当R=10∶0.5时，空心分级孔TiO2/Ag复合微球的比表面积高达177 m2/g，孔容为0.37 cm3/g，具有最高的光催化活性，在365 nm和395 nm紫外灯照射下甲基橙的降解率分别高达96.84％和98.65％。与空心分级孔TiO2微球相比，复合微球的电子结构发生了改变，激发波长向可见光方向移动了12nm，光吸收范围增加，光利用率增加，光催化性能增加。 收起