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(119) 此方法將 Ag直接沉積在 TiO2顆粒表面上，由于光分布的均勻性而 使 Ag在 TiO2表面上能均勻分布。所以，在 Ag/TiO Pd/TiO2光催化劑存在的懸浮液反應(yīng)比普通 TiO2懸浮液具有更好的氧化分解效率 [37]。目前，常被用來修飾 TiO2催化劑的惰性金屬有 Ag、 Pt、 Pd、 Au、Ru、 Rh 等。半導(dǎo)體 半導(dǎo)體復(fù)合時，由于不同能級半導(dǎo)體之間光生載唐 山 學(xué) 院 畢 業(yè) 設(shè) 計 10 流子的輸運和分離，可以提高系統(tǒng)的電荷分離效果， 擴展其光譜相應(yīng)范圍 [31]。OH，提高光催化的效率。它是通過電化學(xué)加壓使電荷分離，具體方法是將 TiO2薄膜覆蓋在光學(xué)透明電極上作為陽極，鉑絲為陰極，飽和甘汞 電極為參比電極，構(gòu)成化學(xué)電池。 提高 TiO2 光催化活性的途徑 半導(dǎo)體光催化氧化的機理可以看出，影響光催化效率的重要因素之一是光生電子 空穴對的復(fù)合。再以有機溶劑除去附著在表面的油和表面的活性劑。這種方法的優(yōu)點是可以避免濃度不均 勻現(xiàn)象，獲得均勻、致密的納米粒子。 液相法是生產(chǎn)各種氧化物顆粒的主要方法。概括來一說，有以下方法：低壓氣體蒸發(fā)法、濺射法、鈦醇鹽氣相水解法等。 O2 ) 以及 O2 (15) 唐 山 學(xué) 院 畢 業(yè) 設(shè) 計 6 H2O + OH (12) H2O + h+ (vb) → TiO2 光催化原理 自 1972 年日本科學(xué)家 Fujishima 和 Honda 首先發(fā)現(xiàn) [14]：在光電池中光輻射 TiO2可持續(xù)發(fā)生水的氧化還原反應(yīng)，從而揭開了光催化氧化研究具有劃時代意義的一頁。銳鈦 礦結(jié)構(gòu)是由 TiO6八面體共邊組成，實際上可以看作是一種四面體結(jié)構(gòu)。與電荷向吸附物中遷移進行競爭的是電子和空穴的復(fù)合過程。當能量大于或等于能隙的光 (hv≧ Eg)照射到半導(dǎo)體時，半導(dǎo)體光催化劑吸收光，產(chǎn)生光生電子 光生空穴對。 p 型半導(dǎo)體是受主接受半導(dǎo)體價帶電子，形成以空穴為多子的結(jié)構(gòu) [1]。 由于這是一項新興的處理技術(shù)，發(fā)達國家研究較早，我國在這方面起步較晚，因此對這門技術(shù)的深入研究和產(chǎn)業(yè)化就顯得尤為重要。例如 ，物理法中的用活性炭對有毒物質(zhì)進行吸附，這種方法只是把污染物從一相轉(zhuǎn)移到另一相，污染物本身并沒有得到徹底降解，吸附污染物之后的活性炭的處理也是個問題；而化學(xué)法常涉及到使用化學(xué)藥劑，在化學(xué)反應(yīng)過程中對污染物進行氧化或者還原降解，改變污染物的形態(tài)，將它們變成無毒或微毒的新物質(zhì)、或者轉(zhuǎn)化成容易與水分離的形態(tài)，從而達到處理的目的。 AgTiO2。 唐 山 學(xué) 院 畢 業(yè) 設(shè) 計 設(shè)計題目： 載銀光催化劑 AgTiO2的制備及光催化性能研究 系 別： 環(huán)境與化學(xué)工程系 班 級： 06 化工 （ 1） 班 姓 名： 指 導(dǎo) 教 師： 2021 年 6 月 17 日 載銀光催化劑 AgTiO2 的制備及光催化性能研究 摘 要 半導(dǎo)體光催化氧化是一種新型的 光化學(xué)反應(yīng)方法，由于它對多種有機物具有無選擇性氧化降解，對貴金屬離子具有還原沉積作用，因而在化學(xué)反應(yīng)、催化劑制備、水處理技術(shù)等領(lǐng)域具有廣闊的應(yīng)用前景。 photochemical precipitation。 雖然我國對各種廢水的治理做了許多有益的工作，但治理能力的增長還遠趕不上水體污染速度的增長，其原因是多方面的，其中治理技術(shù)落后是主要原因之一，目前我國傳統(tǒng)的廢水處理方法按作用原理可分為物理法、化學(xué)法和生物法三大類。專家們預(yù)言光催化氧化法是將來處理各類廢水最有效的方法之一。 n 型和 p 型半導(dǎo)體屬于摻雜半導(dǎo)體， n 型半導(dǎo)體是施主向半導(dǎo)體導(dǎo)帶輸送電子，形成以電子為多子的結(jié)構(gòu)。半導(dǎo)體禁帶寬度一般在 。這樣，半導(dǎo)體被激發(fā)產(chǎn)生的光生電子或光生空穴才能給基態(tài)的吸附分子。這兩類晶體結(jié)構(gòu)的差別在于各自不同的八面體的扭曲和八面體的組裝模式。這可能是由于銳鈦礦型 TiO2 與金紅石型TiO2以一定比例共存時，相當于兩種半導(dǎo)體復(fù)合，可使光生空穴和電子發(fā)生有效分離，從而減少其復(fù)合幾率。 OH + h+ (vb) → O2 + e → OH)，超氧離子自由基 (氣相法的特點是粉體純度高、顆粒尺寸小、顆粒團聚少、組分更易控制。因而目前制備納米 TiO2光催化劑多數(shù)還是采用液相法。該方法中加入溶液的沉淀劑不立刻與沉淀組分發(fā)生反應(yīng)，而是通過化學(xué)反應(yīng)使沉淀物在整個溶液中緩慢生成。隨后超速離心，使納米微分與微乳液分離。因此，制備具有高效率的固定的，在可見光條件下具備較高活性的 TiO2 材料將是光催化發(fā)展進一步走向?qū)嵱没谋厝悔厔荨? 光電催化 光電催化是利用電化學(xué)來輔助光催化過程，也是一種減少電子 空穴對復(fù)合的有效方法。由于金屬離子對電子的爭奪，減少了 TiO2中光生電子和空穴復(fù)合的幾率，從而產(chǎn)生更多的 (3)與其他物質(zhì)復(fù)合 TiO2 與其他的物質(zhì)復(fù)合，組成復(fù)合型半導(dǎo)體，可以分為半導(dǎo)體 半導(dǎo)體復(fù)合物和半導(dǎo)體 絕緣體復(fù)合物。電子在金屬上的富集，相應(yīng)減小了 TiO2表 面電子密度，從而抑制了電子和空穴的復(fù)合，另外還可以降低還原反應(yīng)的超電壓，提高 TiO2的光催化活性。正因為肖特基勢壘成為俘獲激發(fā)電子的有效陷阱，光生載流子被分離，從而抑制了電子和空穴的復(fù)合 [36]。 唐 山 學(xué) 院 畢 業(yè) 設(shè) 計 11 光催化還原法是指含 Ag+水溶液與 TiO2 顆粒形成懸浮液，在紫外燈的照射下TiO2吸收帶隙能，產(chǎn)生電子 空穴對，在光生電子作用下使 Ag+在 TiO2表面進行還原反應(yīng)，被還原的金屬銀直接沉積在 TiO2顆粒表面上，形成良好的復(fù)合負載體。半導(dǎo)體表面貴金屬沉積是提高半導(dǎo)體光催化劑活性的一種有效方法。 實驗原理 溶膠凝膠法是近年來被科研工作者廣泛采用的制備 TiO2納米粒子的方法?？刂谱茻郎囟龋涂傻玫讲煌偷?TiO2。 通過試驗發(fā)現(xiàn) ,向前驅(qū)物的乙醇溶液中加水太快或一次性加入 ,則鈦酸丁酯的水解速度過快 ,水解生成的聚合物來不及溶于乙醇而直接發(fā)生快速縮聚反應(yīng) ,試驗過程中會有大量的塊狀絮凝物生成 ,得不到穩(wěn)定的透明溶膠。但是強有力的攪拌會破壞形成凝膠過程中的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu) ,延遲凝膠的形成。這是目前制備負載銀 TiO2 光催化劑一種比較好的方法 [30]。 AgTiO2 光催化活性測定 （ 1） 用量筒量取含量為 6mg/L 的亞甲基藍反應(yīng)液 500ml 于 1000ml 燒杯中。對于每 ,當硝酸銀溶液用量小于 7mL時 , AgTiO2的光催化活性隨 AgNO3溶液用量的增加而增強；當硝酸銀溶液用量大于 7mL時 , AgTiO2的光催化活性隨硝酸銀用量的增加而減弱；硝酸銀用 量為 7mL時光催化劑的催化活性最高。 圖 32 Na2CO3與 AgNO3溶液體積比對 AgTiO2催化活性的影響 從圖中可以看出 ,當 AgNO3溶液 溶液與 Na2CO3溶液的比例為 2∶ 1時 ,所制得的AgTiO2光催化活性最高 ,隨著二者比例的增大 , AgTiO2光催化活性逐漸降低。 圖 34 AgTiO2與 TiO2 光催化活性比較 從圖 34 中可以看出， AgTiO2的光催化活性明顯高于 TiO2。 首先，我要感謝我的指導(dǎo)老師呂燕老師，從論文選題、實驗方案設(shè)計、數(shù)據(jù)分析到論文撰寫及修改老師都給予了全面、細致的指導(dǎo)。 郭少康 2021 年 6 月 于唐山學(xué)院 唐 山 學(xué) 院 畢 業(yè) 設(shè) 計 23 參考文獻 [