二氧化鈦基復合光催化材料的制備及其性能研究

劉振興

(陜西國防工業職業技術學院，陜西 西安 710300)

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二氧化鈦基復合光催化材料的制備及其性能研究

劉振興

(陜西國防工業職業技術學院，陜西 西安 710300)

進入二十一世紀之后，環境污染問題越加嚴重，環境控制與治理已經成為各國在發展建設中急需解決的一個問題。在眾多環境治理材料中，其中以二氧化鈦基復合光催化材料優良的性能，成為最佳環境治理材料，二氧化鈦復合基催化材料是解決二十一世紀環境污染問題中的新型材料。但是現在二氧化鈦基復合光催化材料還存在一定缺陷，造成無法在工業生產內廣泛應用。本文就對于二氧化鈦基復合光催化材料的制備及性能進行研究，主要目的就是希望能夠對二氧化鈦基復合光催化材料更加了解。

二氧化鈦基復合光催化材料；制備；性能

1 前言

人類之所以能夠生存及發展，關鍵資源就是能源，同時能源也是一個國家發展建設的重要物質條件，我國工業只從改革開放以后快速發展，已經成為世界能源大國，但是能源每一個環節對于環境都會造成影響。例如光催化分解水制氫，是獲得新能源的一個極具前景的重要途徑。我國對于能源安全問題十分關注，這也就表明我國對于能源與環境之間關系問題上程度有限，造成我國環境問題越加嚴重。

2 實驗制備部分

本文在對于二氧化鈦基復合光催化材料制備過程中，主要制備的為分等級多孔花狀Nio/Tio-2p-n結光催化材料。這種材料在對于環境治理方面有著良好的性能，并且還能夠有效填補傳統二氧化鈦基復合光催化材料在制備上面所存在的缺陷，催化效果更佳顯著。

2.1 β-Ni(OH)2的制備。在實驗過程中所應用到的全部實際都是分析純，能夠直接在實驗內應用，并且實驗過程中都需要應用到去離子水平。實驗過程為Ni(NO3)2溶液與乙二胺進行混合，混合比例為16:3.2，在向混合完畢之后的溶液內添加氫氧化鈉溶液，化學反應結束之后，需要使用去離子進行洗滌，最后一個步驟進行將洗滌之后的溶液進行干燥。

2.2 樣品的表征。筆者在使用衍射儀器對于樣品的相組成及晶粒大小表征檢測。衍射儀器型號為HZG41B-PC，輻射源為Cu Kα，掃描速度為0.05，電壓為40kv，電流為80ma。

2.3 光催化活性測試。在對于樣品催化活性檢測中，整個實驗是在室溫狀態下開展，通過紫外線對于樣品催化氧化性能進行檢測。實驗步驟為：首先將樣品溶解到氯苯酚水溶液內，催化劑在紫外光照射之前應用，進而保證水與氯苯酚之間的協調平衡。紫外光在對于溶液照射內，光源一共有四個，分別是四個方向對溶液進行照射，光源與樣品之間的距離為1cm。溶液在照射30min之后就需要對于溶液內的氯苯酚濃度進行檢測，與此同時還需要對于溶液內NiO及TiO2所具有的光催化性能進行分析對比，實驗時間大約為3個小時完成。

3 結果與討論

3.1 相結構。筆者對于Ni(OH)2衍射圖譜研究之后發現，圖譜內每一個衍射峰值都能夠對應一個單相，并且并沒有發現雜峰的存在，這也就能夠表示β-Ni(OH)2擁有良好的純度。每一個衍射峰值之間距離較小，并且強度較高，這也就表示所制備出來樣品所擁有的晶化質量優良。

3.2 SEM與TEM觀察。筆者在對于樣品形貌觀察中使用的是SEM，觀察之后發現樣品形狀都是花狀分等級的球體，球體直徑大約為6um。在使用高倍SEM圖像對于球體表面觀察中，能夠清晰看見每一個球體之間都是緊密堆積形成。

如圖一所示，為NiO2/TiO2復合微球在SEM觀察之下所呈現出來的圖像，由圖像可以發現微球大小大約為7um，與NiO微球大小大體相同。在從超結構較大對于NiO2/TiO2復合微球局部圖像進行研究，發現TiO2粒子在納米表面上分布十分均勻。

圖1 NiO2/TiO2復合微球圖像

3.3 比表面積與孔徑分布。筆者在對于樣品結構性能研究中，需要對于N2所具有的吸附和脫附進一步進行研究分析。在對于N2吸附和脫附性能研究中發現，每一個等溫線內主要都分布在壓力為0.7左右的回環周圍，這種現狀能夠表示空間樣品介孔與大孔范圍之內擁有兩個峰值，并且這兩個峰值造成回環在形狀上存在較大差異。壓力在0.9左右回環所呈現的形狀為H3，該形狀主要來源于納米片所構成的超結構形狀上面，這種結構特點與筆者在對于SEM圖像研究中所觀察到的結果相同。

3.4 光催化劑活性測試。在對于樣品光催化劑活性測試中，是通過紫外光照射氯苯酚水溶液特點開展表征。紫外光在對于氯苯酚溶液照射時間不同，所呈現出來的吸收光譜也存在一定差異，進而能夠形成吸收光譜變化曲線。氯苯酚在紫外光招收223s與280s之后會出現兩個吸收峰值，但是在223s之后氯苯酚吸收速度快速下降，這種現狀表示樣品在催化劑作用之下開始分解。

在實驗條件相同的條件下，筆者對于TiO2與純NiO對于氯苯酚降解速度進行了分析對比。在實驗之后發現，純NiO樣品對于氯苯酚溶液并沒有任何光催化作用，主要原因是由于純NiO禁帶寬度大約為3，光催化性能想要被激發只能光源波長一定要小于340nm，但是實驗內所使用紫外線光源波長為365nm。TiO2在這種實驗條件下就擁有良好的光催化活性，由此可以發現樣品所具有良好的光催化活性。

4 結論

二氧化鈦復合基催化材料是解決二十一世紀環境污染問題中的新型材料，在實際應用中由于具有無毒、無害及無腐蝕性等優點，能夠反復利用，于傳統催化技術相比較，擁有更加良好的發展前景，因此對于二氧化鈦基復合光催化材料進行研究具有重要意義。

[1] 余火根.納米—氧化鐵光催化材料的可控制備與光催化活性[D].武漢:武漢理工大學,2014.

[2] 劉升衛.新型光催化納米材料的分等級組裝、改性及其活性[D].武漢:武漢理工大學,2014.

劉振興，陜西國防工業職業技術學院，半導體材料，光催化劑。

TQ 317. 4

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1671-1602(2016)20-0028-01